本書分7個章節(jié)介紹攪拌摩擦焊數(shù)值模擬的計算和處理方法，包括對傳質(zhì)與傳熱、殘余應(yīng)力與殘余變形、焊接構(gòu)件疲勞壽命、攪拌頭受力與疲勞分析、焊接結(jié)構(gòu)的微觀晶粒及力學(xué)性能等方面，并介紹了相關(guān)方面模擬的基本理論和模型注意事項，描述了不同方面攪拌摩擦焊的基本原理和機(jī)理。
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目錄
前言
第1章緒論1
1.1攪拌摩擦焊研究進(jìn)展2
1.2攪拌摩擦焊數(shù)值模擬研究進(jìn)展8
參考文獻(xiàn)12
第2章有限元基礎(chǔ)和數(shù)值模型21
2.1彈性力學(xué)基礎(chǔ)21
2.2變分原理基礎(chǔ)25
2.3有限元基礎(chǔ)28
2.3.1三角形單元28
2.3.2矩形單元41
2.3.3四面體單元43
2.3.4六面體單元44
2.3.5數(shù)值積分46
2.4本構(gòu)方程47
2.4.1非率相關(guān)本構(gòu)模型47
2.4.2率相關(guān)本構(gòu)模型51
2.4.3Perzyna模型52
2.4.4Duvaut-Lion模型53
2.4.5Cowper-Symonds過應(yīng)力模型53
2.4.6圖形返回算法54
2.5數(shù)值模型55
2.5.1移動熱源模型55
2.5.2順序熱力耦合模型58
2.5.3歐拉模型和任意拉格朗日-歐拉模型62
2.5.4自適應(yīng)網(wǎng)格重剖分模型67
2.5.5光滑粒子法數(shù)值模型68
2.5.6流體力學(xué)模型70
參考文獻(xiàn)72
第3章傳質(zhì)與傳熱76
3.1熱源分析76
3.1.1摩擦生熱76
3.1.2熱輸入功率與攪拌頭轉(zhuǎn)速的關(guān)系79
3.1.3能量轉(zhuǎn)換及塑性生熱的熱貢獻(xiàn)81
3.2焊接參數(shù)對焊接溫度的影響87
3.2.1ALE模型87
3.2.2移動熱源模型90
3.3材料流動與塑性變形95
3.3.1物質(zhì)點運(yùn)動規(guī)律95
3.3.2焊接參數(shù)影響102
3.3.3等效塑性應(yīng)變分析116
3.3.4焊接缺陷121
3.3.5流線分析124
參考文獻(xiàn)125
第4章殘余狀態(tài)及熱處理127
4.1殘余應(yīng)力128
4.1.1基于溫度場的熱力耦合模型128
4.1.2熱力耦合模型130
4.1.3順序熱力耦合模型135
4.1.4焊接葉輪殘余應(yīng)力144
4.2殘余變形151
4.3熱處理影響160
4.3.1焊接平板160
4.3.2T型板171
參考文獻(xiàn)174
第5章焊接構(gòu)件疲勞與壽命178
5.1應(yīng)力強(qiáng)度因子與裂紋擴(kuò)展速率180
5.2葉輪輪軸接觸部位裂紋擴(kuò)展189
5.3葉輪葉片的概率失效200
5.4攪拌摩擦焊平板壽命預(yù)測208
5.5攪拌摩擦焊與TIG焊對比220
參考文獻(xiàn)224
第6章攪拌頭的受力與疲勞228
6.1攪拌頭受力計算228
6.1.1流體力學(xué)模型228
6.1.2網(wǎng)格重剖分模型235
6.2攪拌頭疲勞應(yīng)力計算245
6.3攪拌頭疲勞壽命254
參考文獻(xiàn)263
第7章微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能267
7.1再結(jié)晶數(shù)值模擬267
7.1.1再結(jié)晶與材料流動267
7.1.2轉(zhuǎn)速影響274
7.1.3攪拌針影響282
7.1.4軸肩影響286
7.2蒙特卡羅法292
7.3沉淀相及力學(xué)性能預(yù)測302
7.3.1形核率303
7.3.2生長率303
7.3.3粒子尺寸分布304
7.3.4離散方程304
7.3.5數(shù)值計算流程305
7.3.6強(qiáng)化模型306
參考文獻(xiàn)309
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