目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 2219鋁合金組成、性質(zhì)及應(yīng)用 1
1.2 攪拌摩擦焊接原理、特點(diǎn)及應(yīng)用 3
1.3 FSW溫度場(chǎng)研究進(jìn)展 6
1.3.1 基于實(shí)驗(yàn)的FSW溫度場(chǎng) 6
1.3.2 基于數(shù)值分析的FSW溫度場(chǎng)研究 12
1.4 焊接工藝參數(shù)對(duì)FSW溫度場(chǎng)的影響 18
1.5 攪拌頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)FSW溫度場(chǎng)的影響 23
1.6 2219鋁合金厚板FSW溫度場(chǎng)及工藝研究面臨的挑戰(zhàn) 28
參考文獻(xiàn) 29
第2章 基于實(shí)驗(yàn)的2219鋁合金厚板FSW溫度場(chǎng)表征 38
2.1 FSW溫度場(chǎng)檢測(cè)和分析系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 38
2.1.1 基于K型熱電偶的硬件系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 38
2.1.2 基于LabVIEW的軟件系統(tǒng)開(kāi)發(fā) 41
2.1.3 系統(tǒng)測(cè)量精度 55
2.2 2219鋁合金厚板FSW溫度場(chǎng)分析 56
2.2.1 2219鋁合金厚板FSW溫度場(chǎng)測(cè)量實(shí)驗(yàn) 56
2.2.2 工藝參數(shù)對(duì)焊接溫度的影響 63
2.2.3 線(xiàn)性能量因子對(duì)焊接溫度的影響 66
2.3 基于最小二乘支持向量機(jī)的FSW溫度場(chǎng)表征 68
2.4 本章小結(jié) 73
參考文獻(xiàn) 73
第3章 基于熱源模型的2219鋁合金厚板FSW溫度場(chǎng)分析 75
3.1 熱源模型 75
3.1.1 不考慮攪拌針產(chǎn)熱的熱源模型 75
3.1.2 考慮攪拌針產(chǎn)熱的熱源模型 77
3.2 傳熱模型 84
3.2.1 熱傳導(dǎo) 85
3.2.2 熱對(duì)流 86
3.2.3 熱輻射 86
3.3 不同熱源模型獲得的溫度分布 86
3.3.1 不考慮攪拌針產(chǎn)熱的溫度分布 89
3.3.2 考慮攪拌針產(chǎn)熱的溫度分布 90
3.4 熱源模型驗(yàn)證 91
3.5 本章小結(jié) 93
參考文獻(xiàn) 93
第4章 基于DEFORM的2219鋁合金厚板FSW溫度場(chǎng)表征 95
4.1 2219鋁合金厚板FSW溫度場(chǎng)仿真模型 95
4.1.1 傳熱學(xué)理論 95
4.1.2 剛黏塑性理論 95
4.1.3 溫度場(chǎng)仿真模型的建立與實(shí)現(xiàn) 97
4.1.4 溫度場(chǎng)仿真模型的驗(yàn)證 101
4.2 2219鋁合金厚板FSW核心區(qū)極值溫度表征 103
4.2.1 支持向量回歸迭代法 103
4.2.2 基于SVR的表面特征點(diǎn)與核心極值溫度關(guān)聯(lián)關(guān)系模型 106
4.2.3 核心區(qū)溫度預(yù)測(cè)結(jié)果分析 111
4.3 本章小結(jié) 113
參考文獻(xiàn) 114
第5章 2219鋁合金厚板FSW工藝參數(shù)優(yōu)化 115
5.1 FSW攪拌頭下壓及停留預(yù)熱階段焊接工藝參數(shù)優(yōu)化 115
5.1.1 正交設(shè)計(jì)方案 116
5.1.2 仿真結(jié)果與方差分析 116
5.1.3 攪拌頭轉(zhuǎn)速與停留預(yù)熱時(shí)間對(duì)溫度場(chǎng)的影響 121
5.2 焊接進(jìn)給階段焊接工藝參數(shù)優(yōu)化 124
5.2.1 焊接工藝參數(shù)對(duì)核心區(qū)峰值溫度的影響 124
5.2.2 焊接工藝參數(shù)對(duì)FSW核心區(qū)溫差的影響 127
5.2.3 FSW核心區(qū)峰值溫度與最低溫度曲面擬合 129
5.2.4 焊接進(jìn)給階段焊接工藝參數(shù)范圍的有效性驗(yàn)證 132
5.3 本章小結(jié) 135
參考文獻(xiàn) 135
第6章 基于ABAQUS的2219鋁合金厚板FSW溫度場(chǎng)表征 137
6.1 基于ABAQUS/CEL的FSW溫度場(chǎng)仿真模型 137
6.1.1 幾何模型的建立及裝配 137
6.1.2 材料參數(shù)模型與網(wǎng)格劃分 139
6.1.3 CEL仿真方法及質(zhì)量縮放 140
6.1.4 產(chǎn)熱機(jī)理和熱邊界條件 141
6.1.5 摩擦模型和材料本構(gòu)模型 141
6.1.6 2219鋁合金厚板FSW過(guò)程仿真實(shí)現(xiàn) 142
6.2 焊接工藝參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響 144
6.2.1 攪拌頭轉(zhuǎn)速對(duì)焊接溫度場(chǎng)的影響 144
6.2.2 焊接速度對(duì)焊接溫度場(chǎng)的影響 145
6.3 單軸肩FSW攪拌頭結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響 146
6.3.1 攪拌頭形貌特征對(duì)焊接溫度場(chǎng)的影響 146
6.3.2 攪拌頭結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化 149
6.3.3 攪拌頭結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化結(jié)果的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 152
6.4 本章小結(jié) 153
參考文獻(xiàn) 153
第7章 2219鋁合金厚板雙側(cè)復(fù)合FSW工藝研究 155
7.1 雙側(cè)復(fù)合FSW溫度場(chǎng)仿真模型的建立 156
7.1.1 幾何模型的建立及裝配 156
7.1.2 機(jī)械邊界條件設(shè)定 158
7.1.3 雙側(cè)復(fù)合FSW仿真實(shí)現(xiàn)及溫度場(chǎng)特征 158
7.2 雙側(cè)復(fù)合FSW工藝優(yōu)化 160
7.2.1 正交設(shè)計(jì)方案 160
7.2.2 仿真結(jié)果 161
7.2.3 方差分析 161
7.3 雙側(cè)復(fù)合FSW攪拌頭相對(duì)位置對(duì)溫度場(chǎng)的影響 166
7.3.1 仿真方案設(shè)計(jì) 166
7.3.2 仿真結(jié)果及分析 167
7.4 本章小結(jié) 171
參考文獻(xiàn) 171
第8章 2219鋁合金厚板FSW核心區(qū)極值溫度監(jiān)測(cè) 173
8.1 基于紅外熱像儀的FSW焊件表面溫度高精度測(cè)量 174
8.1.1 紅外測(cè)溫原理 174
8.1.2 FSW過(guò)程中紅外測(cè)溫精度的影響因素 175
8.1.3 FSW焊件表面溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn) 181
8.2 2219鋁合金厚板FSW溫度場(chǎng)仿真 183
8.2.1 FSW溫度場(chǎng)仿真模型的建立 183
8.2.2 FSW特征點(diǎn)溫度提取及模型驗(yàn)證 186
8.3 基于表面特征點(diǎn)溫度的核心區(qū)極值溫度監(jiān)測(cè) 188
8.3.1 FSW表面特征點(diǎn)溫度與核心區(qū)極值溫度數(shù)據(jù)集的獲取 188
8.3.2 表面溫度與核心區(qū)溫度關(guān)聯(lián)關(guān)系模型的建立 189
8.4 FSW核心區(qū)極值溫度監(jiān)測(cè) 190
8.5 FSW核心區(qū)極值溫度在位表征系統(tǒng)研發(fā) 195
8.5.1 系統(tǒng)硬件搭建 195
8.5.2 系統(tǒng)軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境 196
8.5.3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 196
8.6 本章小結(jié) 198
參考文獻(xiàn) 199
第9章 基于數(shù)字孿生的FSW核心區(qū)極值溫度監(jiān)測(cè) 200
9.1 隨機(jī)雙坐標(biāo)上升算法 200
9.2 基于SDCA的FSW核心區(qū)極值溫度表征模型 202
9.2.1 基于溫度場(chǎng)仿真的數(shù)據(jù)集 202
9.2.2 基于SDCA的核心區(qū)溫度表征 204
9.3 FSW過(guò)程中的數(shù)字孿生技術(shù) 206
9.3.1 FSW系統(tǒng)的五維模型 206
9.3.2 FSW過(guò)程的運(yùn)動(dòng)仿真模型 208
9.3.3 物理實(shí)體與虛擬實(shí)體的數(shù)據(jù)交互 211
9.4 FSW核心區(qū)溫度監(jiān)測(cè)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)集成 213
9.4.1 FSW核心區(qū)溫度的三維可視化 213
9.4.2 基于數(shù)字孿生的FSW核心區(qū)極值溫度在位表征系統(tǒng)的集成與驗(yàn)證 214
9.5 本章小結(jié) 218
參考文獻(xiàn) 218