摘要：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。

关键词：搅拌摩擦焊接 有限元法 热力耦合分析 预热时间 

单位：大连理工大学工程力学系 大连116024 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室 大连116024