基于CEL模型的AZ91D镁合金搅拌摩擦焊材料流动行为数值模拟.docx

基于CEL模型的AZ91D镁合金搅拌摩擦焊材料流动行为数值模拟

目录

内容概括．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.1研究背景及意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.3研究内容与方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

CEL模型介绍．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

2.1CEL模型基本概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.2CEL模型在焊接中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

2.3CEL模型的优势与局限性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

AZ91D镁合金搅拌摩擦焊工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

3.1搅拌摩擦焊工艺原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

3.2AZ91D镁合金搅拌摩擦焊工艺特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

3.3焊接工艺参数对焊接质量的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

材料流动行为数值模拟理论基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

4.1流体动力学基础．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

4.2数值模拟方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

4.3材料本构方程及物性参数．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

基于CEL模型的AZ91D镁合金搅拌摩擦焊数值模拟．．．．．．．．．．．．．20

5.1模型的建立与假设．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

5.2数值模拟过程．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

5.3模拟结果分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

实验验证与结果对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

6.1实验设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

6.2实验结果及数据分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

6.3模拟结果与实验结果对比．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

结论与展望．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

7.1研究结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

7.2研究创新点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

7.3展望与建议．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．33

1.内容概括

本文档旨在通过数值模拟方法研究基于CEL模型的AZ91D镁合金搅拌摩擦焊（SFR）过程中的材料流动行为。镁合金因其轻质、高强等特性，在汽车、航空等领域具有广泛应用前景，而搅拌摩擦焊作为一种新兴的焊接技术，能够实现高强度、高精度焊接，且焊接过程环保。AZ91D镁合金作为本研究的对象，其成分复杂，包括Mg、Zn、Al等多种元素，这些元素的添加对材料的力学性能和焊接性能有着重要影响。

本研究基于CEL模型，构建了搅拌摩擦焊过程的数值模拟框架。通过引入材料流动的相关物理场，如温度场、速度场和应力场，模拟了焊接过程中材料的流动和变形情况。利用CEL模型的灵活性和高效性，可以对焊接过程中的各种复杂现象进行快速、准确的模拟和分析。

在材料流动行为的数值模拟中，重点关注了焊接温度场、速度场和应力场的耦合关系。通过对比不同焊接参数（如焊接速度、搅拌头转速、焊接压力等）下的模拟结果，深入探讨了这些参数对材料流动行为的影响规律。此外，还结合实验数据和实际生产经验，对模拟结果进行了验证和修正，提高了模拟结果的准确性和可靠性。

本文档的研究成果不仅为AZ91D镁合金搅拌摩擦焊的材料流动行为提供了理论依