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Effect of Traverse/Rotational Speed on Material Deformations and Temperature Distributions in Friction Stir Welding被引量：2: 2008年; A fully coupled thermo-mechanical model was developed to study the temperature fields and the plastic deformations of alloy AL6061-T6 under different process parameters during the friction stir welding (FSW) process.Three-dimensional results under different process parameters were presented.Results indicate that the maximum temperature is lower than the melting point of the welding material.The higher temperature gradient occurs in the leading side of the workpiece.The calculated temperature field can be fitted well with the one from the experimental test.A lower plastic strain region can be found near the welding tool in the trailing side on the bottom surface,which is formed by the specific material flow patterns in FSW.The maximum temperature can be increased with increasing the welding speed and the angular velocity in the current numerical modelling.; Zhao ZHANG Jun BIE Yali LIU Hongwu ZHANG; 关键词：机械模型塑料

搅拌头形状对搅拌摩擦焊材料变形和温度场的影响被引量：43: 2011年; 采用完全热力耦合模型研究了搅拌头形式对搅拌摩擦焊接中材料变形和温度场的影响.结果表明,搅拌头轴肩形状变得平坦会导致焊接温度和塑性变形程度的降低,有效功率会减少.采用锥形搅拌针时焊接温度较柱形搅拌针低,这是由于接触面滑动率减少导致摩擦热减少,但是此时,塑性变形会增加.采用尺寸较小的搅拌头轴肩时,摩擦面积的减小是导致焊接温度降低的主要原因,为了提高焊接温度和焊接质量,必须在使用小轴肩时采用较高的搅拌头旋转频率.; 张昭刘会杰; 关键词：搅拌摩擦焊接有限元法

搅拌摩擦焊数值模拟过程中不同转速与热输入功率之间关系研究被引量：3: 2012年; 建立了搅拌摩擦焊接过程的三维瞬态传热模型,用移动热源模拟搅拌头的移动。模拟和研究不同搅拌头转速下对应的温度场,通过反问题分析方法给出了搅拌摩擦焊接热源移动模型中热输入功率与转速间的函数关系,通过这一函数表达式,计算出转速为400 r/min的热输入功率,并与试验结果进行对比,误差小于5%,从而验证文中提出的热输入功率与转速间的函数关系的正确性和有效性。; 张正伟张昭刘亚丽张洪武王晋宝柳占宇王松; 关键词：搅拌摩擦焊温度场搅拌头转速

搅拌摩擦焊过程中搅拌头受力与变形的计算方法被引量：3: 2010年; 提出了搅拌摩擦焊过程中搅拌头受力的计算方法,基于搅拌针的受力情况,对搅拌头在搅拌摩擦焊过程中的变形进行了计算。计算结果表明,搅拌摩擦焊中的温升对改善搅拌头受力具有非常重要的影响,提高焊接温度,将大大降低搅拌头在焊接过程中行进时所受的力,这将极大提高搅拌头的使用寿命。由于变形量很小,因此,可以认为搅拌针在焊接过程中的变形对焊缝形成没有影响。; 张昭陈金涛张洪武; 关键词：搅拌摩擦焊搅拌头纵向力横向力

冲击过程中脑组织力学行为的数值模拟被引量：2: 2008年; 通过有限元法,计算不同加速度载荷下人体脑部颅压变化,并将计算结果与头部损伤准则(HIC)标准进行对比。使用超弹+黏弹本构关系模拟脑组织行为,分析颅骨-脑组织系统在冲击载荷下的力学响应,并对比重力、脑脊液压力等对脑组织力学行为模拟的影响。结果发现,考虑重力与否(重力方向与速度和加速度方向垂直)对求解的影响相对较小,考虑重力因素会使每个颅压波动周期内的最小值略有增加。在加速度载荷施加的时间范围内,第一个颅内压力波动周期内的颅压的最大值较大,并在随后的波动周期内逐渐降低。对于人体脑部组织保护而言,考虑脑脊液压力的计算更靠近安全设计。对于不同的加速度载荷,HIC标准在判断人体脑部组织损伤时具有不一致的效果。在汽车(机车)的高速制动(加速)过程中,减速(加速)的初始阶段对人体脑组织的危害性最大。; 张昭; 关键词：有限元法安全设计脑损伤

搅拌摩擦焊接中的接触界面材料行为分析被引量：2: 2011年; 通过有限元模型,模拟不同工况下的搅拌摩擦焊接过程发现,焊接构件的中下部搅拌针,与焊接构件接触面上材料流动的速度以及厚度方向上的位置无关,但是靠近上表面的材料流动速度明显增加,而且靠近上表面的材料流动速度与厚度方向上的坐标均呈近似的线性关系。搅拌头轴肩下方的区域是材料流动的主要区域,在轴肩外边缘区域,材料流动速度迅速降低。焊接温度和材料流动速度随搅拌头转速的增加而增加,滑动系数随搅拌头转速的增加而增加。预热时间的变化,对无缺陷搅拌摩擦焊接过程的影响较小。; 张昭陈金涛刘亚丽张洪武; 关键词：搅拌摩擦焊接有限元模型

预热时间对搅拌摩擦焊接的影响被引量：12: 2009年; 基于固体力学的有限元方法建立搅拌摩擦焊接过程的热力耦合分析模型,并以此为基础,研究预热时间对搅拌摩擦焊接过程的影响,与试验测量的温度和试验观测到的材料流动现象的对比证明了该模型的有效性和正确性。数值模拟结果显示预热时间需要控制在1.000～3.281s之间,在采用压紧力控制搅拌头轴向自由度的情况下,预热时间过短会导致孔洞缺陷的形成,而预热时间过长会导致飞边现象变得非常严重。搅拌摩擦焊接所需的有效功率不会随预热时间的变化发生明显改变。随着预热时间的延长,搅拌摩擦焊接中的最高温度略有增加,同时,焊接材料温度的升高使材料的流动应力下降,导致随搅拌头一起流动的物质点略有增加,说明搅拌头的搅拌效应随着预热时间的延长而变得明显。; 张昭刘亚丽; 关键词：搅拌摩擦焊接有限元法热力耦合分析

不同材料的搅拌摩擦焊接数值模拟: 采用有限元方法构建了搅拌摩擦焊接的完全热力耦合模型,通过对两种铝合金2024-T6和5083-O的厚、薄板的搅拌摩擦焊接过程的数值模拟发现由搅拌摩擦焊接所需外在有效功率和能耗的对比可以得到搅拌摩擦焊接过程中的热转换率在6...; 张昭陈金涛刘亚丽张洪武; 关键词：搅拌摩擦焊接热力耦合能量耗散

基于SPH方法的射孔枪设计及射孔过程研究被引量：3: 2011年; 基于SPH方法对射孔枪射孔过程进行了模拟,并实现高速射流情况下的射孔过程仿真。计算了射孔弹弹型不变的情况下以40CrNiMo为材料的枪筒,在不同射流速度下盲孔毛刺高度值,不同射流速度和不同盲孔深度下的穿孔直径以及不同材料下毛刺高度值。通过计算发现,盲孔毛刺高度随射孔速度的增加而降低,且高度值变化幅度越来越小;射孔枪的穿孔直径随射孔速度增大先增大而后减小。给出相应的射孔枪穿孔直径与射孔速度关系的拟合公式,射孔枪的穿孔直径随盲孔深度的减小而增大。对于同样尺寸的枪筒,40CrNiMo材料比45号钢有更高的冲击韧性,产生更小的毛刺和穿孔直径。; 黄佳张昭郑勇刚张洪武; 关键词：射孔枪 SPH方法

药型罩锥角对射孔枪射流冲击过程的影响被引量：12: 2011年; 采用ALE方法对射孔弹射流形成的过程及聚能射流对混凝土靶板的侵彻进行了数值模拟,对比了锥形药型罩的不同锥角对聚能射流形成和侵彻的影响。研究结果表明药型罩的锥角大小对聚能射流的速度和形状、射流头部和杵体的质量、侵彻的宽度和深度有着明显显著的影响。小锥角射流头部比重较小且杵体速度未达到侵彻临界值而无法起到很好的侵彻效果,大锥角在侵彻过程中可形成大口径的孔洞,但侵彻的深度不够,中锥角在侵彻孔径方面虽不及大锥角,但其侵彻的深度却相对较高。; 金玮玮张昭张洪武; 关键词：ALE方法油井射孔侵彻聚能射流

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国家自然科学基金(10802017)

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