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| 1 | 厚板焊接过程温度场、应力场的三维有限元数值模拟显示文摘采用厚板试件对焊接过程的三维数值模拟进行了初步研究。在商用软件的基础上,开发了专业化接口,使网格自适应技术能够应用于焊接过程的数值模拟,并为大幅度缩短复杂结构焊接过程数值模拟的时间创造了条件。 | 鹿安理 史清宇 赵海燕 吴爱萍 | 2001 | 中国机械工程2001，12，2： | 107 |
| 2 | 热量自适应搅拌摩擦焊热源模型显示文摘当前采用的温度场热源数值模型在准确表征焊接过程材料性能和产热机制与温度变化关系上存在困难。依据摩擦学原理,以材料屈服强度ReL为产热基本参数建立新型热源模型,产热量随温度、材料性能改变,实现搅拌摩擦焊产热自适应过程,更准确地描述了搅拌摩擦焊过程物理现象的本质。温度场试验与模拟结果的比较表明,该热量自适应热源模型具有较高的计算精度。 | 李红克 史清宇 赵海燕 李亭 | 2006 | 焊接学报2006，27，11： | 58 |
| 3 | 焊接数值模拟中分段移动热源模型的建立及应用显示文摘针对焊接过程数值模拟计算效率低的难题 ,通过分析焊接热源的特点 ,在移动高斯热源的基础上 ,提出分段移动热源模型。该模型从宏观上体现焊接热源移动的特点 ,减少描述热源逐点移动所需的计算量 ,从而大幅度提高计算效率。经验证 ,该方法可在保持精度的同时大幅度地缩短计算时间 ,从而使实际构件工艺的模拟、优化成为可行。利用该模型分析了不同切割顺序对桥式起重机腹板变形的影响 ,并进行了实际测量。 | 蔡志鹏 赵海燕 鹿安理 史清宇 | 2002 | 中国机械工程2002，13，3： | 51 |
| 4 | 焊接过程仿真领域的若干关键技术问题及其初步研究显示文摘通过分析焊接过程仿真技术的发展现状 ,指出提高仿真方法的效率和精度是解决焊接过程仿真技术的若干关键问题。同时结合计算机技术和仿真技术的发展前沿进行了几项探索性研究。这些研究包括网格自适应技术的开发和应用 ,采用不同求解器对并行计算中并行加速比影响的研究 ,以及材料高温性能对计算时间和计算精度的影响等。在几种方法中 ,网格自适应技术和并行计算技术有较好的发展前景和广泛的应用范围。除对本研究组已开展的工作进行了一定的分析外 ,并对某些未来的研究发展方向进行了初步的探讨 ,这些可能进行的研究包括单元技术的开发、可行的结构简化方案、动态区域分解算法的实现。 | 鹿安理 史清宇 赵海燕 吴爱萍 蔡志鹏 王鹏 | 2000 | 中国机械工程2000，11，1： | 50 |
| 5 | 串热源模型及其在焊接数值模拟中的应用显示文摘通过分析焊接热源的特征要素 ,在高斯热源的基础上 ,根据输入热功率相当提出段热源模型 ,并与点热源结合 ,进一步提出更加灵活实用的串热源模型。经验证明 ,可在保持精度的同时大幅度地缩短计算时间 ,从而使实际构件工艺的模拟、优化成为可行。还利用该模型进行桥式起重机腹板切割工艺的模拟 。 | 蔡志鹏 赵海燕 吴甦 鹿安理 史清宇 | 2001 | 机械工程学报2001，37，4： | 37 |
| 6 | 搅拌摩擦焊温度场显示文摘搅拌摩擦焊接过程中温度场的分布对焊缝成形质量具有重要的影响。该文结合数值模拟和实验方法,研究搅拌摩擦焊接过程的温度场。基于ALE(arbitrary Lagrangian-Eulerian)方法建立完全热-力耦合的有限元模型,对搅拌摩擦焊接过程开展数值仿真,同时在模型中考虑塑性变形产热。选取两组不同工艺参数(旋转速度分别为600 r/min和800 r/min)对温度场的分布进行计算,并在相同的工艺参数下测量焊接过程中距焊缝不同位置处的峰值温度。数值模拟和实验对比结果表明:该模型能准确地模拟搅拌摩擦焊接过程中的准稳态温度分布情况;搅拌摩擦焊峰值温度低于材料的固相线;焊缝前进侧温度稍高于后退侧。 | 史清宇 王细波 康旭 孙延军 | 2010 | 清华大学学报(自然科学版)2010，50，7： | 33 |
| 7 | 搅拌摩擦焊接的热力耦合分析模型显示文摘随着数值模拟技术在搅拌摩擦焊接研究中的应用日益广泛,对模型本身的准确程度要求越来越高,因而针对数值分析模型的研究显得更有意义。通过分析搅拌摩擦焊接热力耦合计算方面的相关资料,结合实际开展的搅拌摩擦焊接试验以及试验过程中对部分物理量的测量和分析,建立更加完善的搅拌摩擦焊接数值模拟模型。对生热过程、材料模型、夹具约束以及搅拌头机械载荷作用都进行细致分析和探讨,在新模型中采用被焊材料的剪切极限作为生热驱动力,考虑被焊材料的力学性能随温度和温度历史发生变化,建立夹具和试板之间的接触关系,并在力学分析模型中将搅拌头机械载荷简化考虑。利用新建立的数值分析模型对铝合金薄板搅拌摩擦焊接过程进行模拟,得到和试验结果吻合较好的温度场、残余应力和变形结果。 | 鄢东洋 史清宇 吴爱萍 JUERGEN Silvanus 张增磊 | 2010 | 机械工程学报2010，46，16： | 31 |
| 8 | 铝合金搅拌摩擦焊接头残余应力分布显示文摘采用小孔法对3 mm厚2024-T4铝合金板搅拌摩擦焊对接接头的残余应力分布规律进行研究。为了衡量钻孔引入应变对结果的影响,测量了退火2024铝合金板钻孔产生的应变,将其作为附加应变对焊接试件上测得的应变结果进行修正。结果表明,在试验条件下得到的焊接接头的残余应力以纵向应力为主,横向应力相对很小;纵向高应力区集中在轴肩作用区域,呈不对称分布,前进侧应力高于返回侧,在轴肩作用区域之外应力值迅速降低,在距焊缝中心较远的区域转变为压应力;纵向残余应力峰值为164.5 MPa。分析认为,机械搅拌和焊接温度场的叠加作用造成焊缝两侧纵向残余应力的不对称分布。 | 李亭 史清宇 李红克 王伟 | 2007 | 焊接学报2007，28，6： | 27 |
| 9 | 铝合金薄板搅拌摩擦焊接残余变形的数值分析显示文摘大尺寸6056铝合金薄板经过搅拌摩擦焊接实验后出现了严重的面外变形,虽然变形程度小于熔化焊结果,但已经影响到被焊薄板的装配和使用.为详细研究和预测铝合金薄板在搅拌摩擦焊后的残余变形,以焊接实验条件为基础,建立了搅拌摩擦焊接三维有限元热力耦合分析模型.模型中涉及了利用搅拌头工作转矩计算热输入量、工件和卡具之间的接触热传导、随温度变化的材料模型,以及综合考虑搅拌头机械作用等工作.利用该模型可以得到不对称的纵向残余应力结果,残余变形的趋势在整块板上都与实验结果相同,而且变形量和实验测量值之间的误差在20%以内. | 鄢东洋 史清宇 吴爱萍 Juergen Silvanus 刘园 张增磊 | 2009 | 金属学报2009，45，2： | 27 |
| 10 | 搅拌摩擦焊中材料流动行为数值模拟的研究进展显示文摘搅拌摩擦焊是一种革命性的焊接技术。相比于熔化焊,搅拌摩擦焊在铝合金、镁合金等材料的焊接方面具有明显的优势。而搅拌摩擦焊过程中材料在熔化温度以下经历剧烈的塑性流动,这与传统焊接过程有着明显不同,因此非常有必要对搅拌摩擦焊过程中的材料流动行为进行研究。由于试验方法本身在空间与时间上的局限性,数值模拟成为研究搅拌摩擦焊过程中的材料流动行为的重要方法。分析搅拌摩擦焊过程中的物理过程,从数值方法、热源模型、边界摩擦模型、材料本构模型这四个方面介绍搅拌摩擦焊中材料流动行为的数值模拟的最新研究进展及相关应用。对当前搅拌摩擦焊材料流动模拟中存在的不足进行分析,提出未来研究中应关注的研究方向。 | 陈高强 史清宇 | 2015 | 机械工程学报2015，51，22： | 26 |
| 11 | 焊接数值模拟中以温度为控制变量的高效算法显示文摘对焊接数值模拟中的各种加速计算方法进行了细致研究,并在分段热源法的基础上提出了温度函数法.和分段热源法相比较,温度函数法将焊接数值模拟中的控制变量由热量转变为温度,增加了焊接温度场的可控制性,并提高了模拟温度场在模型宽度和厚度方向与实际焊接温度场的一致性.文中通过铝合金薄板搅拌摩擦对焊的模型对温度函数法进行验证.结果表明,温度函数法得到的残余应力和变形结果与移动热源方法得到的结果具有一致性,并且和实际试验测量结果吻合,计算效率有大幅度的提高,能够达到工程应用的需要. | 鄢东洋 史清宇 吴爱萍 Silvanus Juergen | 2009 | 焊接学报2009，30，8： | 24 |
| 12 | 7N01铝合金搅拌摩擦焊接头力学性能显示文摘研究了在不同焊接参数的条件下,7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的力学性能.结果表明,在特定的旋转频率和前进速度匹配条件下,下压量在0.3~1.0 mm范围波动,7N01铝合金搅拌摩擦焊接头的抗拉强度均能够稳定在340 MPa以上,达到母材的80%左右.通过扫描电镜观察断口发现,搅拌摩擦焊接头断口以韧窝型为主,在低倍下部分断口呈现出明显的分层现象,两层间分界部分呈现出阶梯状形貌.接头硬度测试表明,后退侧的平均硬度略高于前进侧,这也与拉伸测试中接头普遍断于前进侧的现象吻合. | 孟立春 康旭 孙延军 孙凯 史清宇 | 2012 | 焊接学报2012，33，2： | 23 |
| 13 | 搅拌针形状影响搅拌摩擦焊过程金属塑性流动规律的数值模拟显示文摘考虑材料参数随温度的变化关系以及搅拌工具的实际结构,利用Fluent流体力学软件建立了搅拌摩擦焊的有限体积模型,对搅拌针的形状影响材料塑性流动行为的规律进行了研究.结果表明,材料的流动速度随着到焊件表面以及到搅拌针旋转轴的距离增加而减小;当减小搅拌针的锥角以及减小搅拌针的螺纹槽宽度时,焊件内部材料的流动速度得到提高.当搅拌工具在焊接过程中顺时针旋转时,对于左螺旋搅拌针,搅拌针附近的材料向下流动,而热力影响区材料的流动方向向上,此规律与右螺旋搅拌针时相反. | 姬书得 孟庆国 史清宇 张利国 邹爱丽 | 2013 | 焊接学报2013，34，2： | 23 |
| 14 | 焊接速度对AA6082搅拌摩擦焊接头根部缺陷及性能的影响显示文摘研究了不同焊接速度对5.1 mm厚6082-T6铝合金搅拌摩擦焊接头根部缺陷及性能的影响.采用光学显微镜观察了不同参数下接头根部缺陷形貌并对不同焊接速度下的接头进行了拉伸和弯曲试验.结果表明,随着焊接速度的不断增加,接头根部未焊透缺陷倾向变大,接头软化区部位最低硬度值逐渐增高.焊接速度由50 mm/min增大到400 mm/min时,接头抗拉强度逐渐增加.进一步增大焊接速度到600 mm/min时,由于根部未焊透缺陷的严重性变大,造成接头强度下降.在软化区是接头薄弱区的条件下,其尺寸较小的根部缺陷不影响接头抗拉强度.但是对接头的抗弯强度有显著的不利影响. | 戴启雷 王秀义 侯振国 曹雄 史清宇 | 2015 | 焊接学报2015，36，8： | 20 |
| 15 | 搅拌摩擦焊接过程的试验测量及分析显示文摘通过设计一系列搅拌摩擦焊接试验,详细测量和分析焊接温度场分布、搅拌头机械载荷、残余应力和残余变形.试验发现,搅拌摩擦焊的温度测量结果的准确性取决于采样频率和热电偶的定位方法;搅拌头的机械载荷主要表现为下压力和扭矩,它们在准稳态焊接的条件下会保持稳定,但取值随焊接参数的变化而发生相应变化;焊接残余应力的主要成分是纵向应力,焊缝区域内呈现较高水平的拉应力,分布呈不对称的双峰特征;薄板的焊接变形具有马鞍形和反马鞍形两种形态,且变形程度受到薄板尺寸、旋转频率和焊接速度的影响. | 鄢东洋 史清宇 吴爱萍 Juergen Silvanus 刘园 | 2010 | 焊接学报2010，31，2： | 18 |
| 16 | 夹具拘束模型在焊接过程有限元分析中的建立及应用显示文摘夹具及垫板的拘束作用对被焊平板试样残余应力与变形的演变历程具有重要影响。将夹具和垫板作为弹塑性体包含到焊接数值模拟模型中,采用4种模型模拟夹具及垫板与被焊平板试样之间的相互作用,能够提高焊接数值模拟研究方法的科学性和准确性.数值模拟结果表明,夹具拘束作用的不同处理方式对平板试样焊后残余应力分布与变形趋势有重要影响,不同拘束条件下的平板试样残余变形模拟结果,与平板试样在自由状态下和夹具夹持状态下焊接实验获得的变形趋势均一致,在焊接过程初期阶段,平板试样上下表面的横向应力分布差异,对决定平板试样的残余变形趋势有重要影响。 | 张增磊 史清宇 鄢东洋 蔡志鹏 李德成 | 2010 | 金属学报2010，46，2： | 16 |
| 17 | 焊接结构CAE中数值模拟技术的实现显示文摘在焊接结构的 CAE中 ,复杂焊接结构数值模拟的高效运算和精确建模是实现三维分析的主要困难。针对实际结构应力和变形的数值模拟 ,论述焊接移动热源、动态可逆的自适应加密网格技术、焊缝熔敷金属填充的处理、并行计算和网络技术、材料性能在高温时的处理、降阶积分等几个关键性的技术问题和解决方法。 | 赵海燕 鹿安理 史清宇 吴苏 | 2000 | 中国机械工程2000，11，7： | 16 |
| 18 | 相似理论在焊接温度场和应力场及应变场中的应用显示文摘从焊接热效应为焊接残余应力和残余变形的根本原因出发 ,认为相似温度场是相似应力场及应变场的前提。利用因次分析法 ,忽略弹、塑性形变能及相变引起的能量变化 ,推导出焊接温度场相似应满足的条件。在此基础上 ,利用方程分析法导出应力场及应变场的对应关系。为了进行数值验证 ,还推导出为满足相似温度场高斯热源应具备的必要条件。为了表明所推导相似条件的可行性 ,本论文利用平板表面堆焊的数值模拟进行验证 ,得到较好的结果。 | 蔡志鹏 鹿安理 史清宇 赵海燕 | 2000 | 焊接学报2000，21，3： | 15 |
| 19 | 7A52铝合金搅拌摩擦焊工艺优化显示文摘接头强度是搅拌摩擦焊接头性能的一个重要指标,通过搅拌头旋转频率、焊接速度和轴肩下压量等焊接工艺参数的不同组合制备了35个7A52焊接试板,对试板进行拉伸试验检测了接头的抗拉强度,建立并分析了焊接接头抗拉强度与焊接工艺参数之间的回归模型,搅拌头旋转频率n,焊接速度v和轴肩下压量deta单独变化时,接头抗拉强度都有峰值存在,并且搅拌头旋转频率和焊接速度对接头抗拉强度的影响存在交互作用n/v.结果表明,通过优化焊接参数可以使得接头抗拉强度达到384.06 MPa. | 梁志芳 史清宇 康旭 | 2011 | 焊接学报2011，32，2： | 11 |
| 20 | 焊接变形实时测量系统的建立与应用显示文摘通过屏蔽掉焊接条件下的强烈干扰 ,利用高性能的电子元器件 ,建立了一套焊接变形实时测量系统。利用该系统同时测量出焊缝高温区一点的横、纵向位移 ,得到该点在焊接过程中的运动轨迹。 | 蔡志鹏 鹿安理 施光凯 赵海燕 史清宇 | 2001 | 机械工程学报2001，37，2： | 10 |
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