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轴向振动耗材摩擦焊温度场及残余应力场的数值模拟研究的任务书
任务书
课题名称：轴向振动耗材摩擦焊温度场及残余应力场的数值模拟研究
研究背景：
摩擦焊技术是一种重要的金属连接技术，可以广泛应用于汽车、航空航天、石油管道等行业。摩擦焊具有焊接速度快、无需填充材料、无气孔、无焊缝和冷焊接等优点。在焊接过程中，会产生温度场和残余应力场，这些因素会影响焊接质量和焊接性能。因此，研究摩擦焊的温度场和残余应力场具有重要的理论和应用价值。
研究目的：
本研究的目的是通过数值模拟的方法，研究轴向振动耗材摩擦焊温度场和残余应力场的分布规律和影响因素，为优化摩擦焊工艺提供理论依据。
研究内容：
1.建立轴向振动耗材摩擦焊的三维模型，并使用ANSYS等有限元软件进行数值模拟。
2.研究轴向振动频率、幅值、焊接速度和持续时间对焊接温度场和残余应力场的影响。
3.分析摩擦热造成的材料变形和应变，分析残余应力场的大小和分布规律。
4.研究温度场和残余应力场对摩擦焊接头强度和变形的影响。
5.综合研究各因素对焊接质量和性能的综合影响，提出优化轴向振动耗材摩擦焊工艺的建议。
研究方法：
1.使用CAD建立轴向振动摩擦焊接头的三维模型，并对所需要的初始条件、材料传递系数、热传输系数进行设置。
2.使用ANSYS等有限元软件，对轴向振动耗材摩擦焊进行数值模拟，并得出焊接温度场和残余应力场的分布规律和影响因素。
3.使用MATLAB等计算软件进行数据处理和图表绘制，分析和研究热力学参数、塑性变形和残余应力等因素对摩擦焊接质量和性能的影响。
4.结合实验数据进行对比分析，验证数值模拟的有效性。
研究意义：
本研究将研究人员的理论研究和实践能力相结合，具有重要的理论研究和实际应用价值。具体意义包括以下几个方面：
1.为轴向振动耗材摩擦焊的优化设计提供理论支持和科学依据。
2.对焊接过程中加热和冷却历程存在的问题和机理进行研究，提高焊接过程的安全性和稳定性。
3.分析焊接残余应力分布规律，为提高焊接接头的力学性能提供参考价值。
4.为汽车、航空航天、石油管道等工业领域的高性能焊接提供科学依据，推动我国焊接技术的发展。
参考文献：
1.赵鸿.摩擦焊温度场和残余应力场的数值模拟研究[D].上海:上海交通大学,2016.
2.刘洋,王彤,甘园园.轴向振动摩擦焊接应力场的有限元模拟及激励参数研究[J].焊接学报,2011,32(6):16-20.
3.张磊.轴向振动摩擦焊接头试验和数值模拟研究[D].北京:北京理工大学,2012.