基于計算流體力學的攪拌摩擦焊數(shù)值模擬研究.pdf

1、攪拌摩擦焊是一種有效的固相連接方式,廣泛應用于鋁合金的焊接。本文采用數(shù)值模擬的方法,基于計算流體力學理論建立了攪拌摩擦焊過程的單相流動模型,連續(xù)流體和固相顆粒的兩相流模型,以及傳熱模型,對于揭示缺陷形成機理、焊縫組織及性能具有重要意義。
　　本文首先研究準穩(wěn)態(tài)攪拌摩擦焊的單相材料流動形態(tài),假設(shè)鋁合金流體的流動為不可壓縮層流,建立了基于旋轉(zhuǎn)參考系的流動模型,模型將流體計算域劃分為攪拌頭軸肩下方的旋轉(zhuǎn)域和周圍靜止域,域之間通過界面連接

2、,首先采用Frozen Rotor界面模型以獲得近似的流動形態(tài),在此結(jié)果的基礎(chǔ)上再采用Stage界面模型以獲得準確的單相材料流動形態(tài)。
　　其次研究了攪拌摩擦焊的殘余氧化膜不連續(xù)分布(ROD)缺陷,采用控制變量法,金相實驗,EDS和TEM方法確定ROD缺陷中的非晶態(tài)氧化物來源于工件對接面;在基于旋轉(zhuǎn)參考系的流動模型基礎(chǔ)上,建立了Eulerian-Lagrangian液-固兩相流模型,采用粒子跟蹤方法可視化氧化物顆粒的運動軌跡,揭示