Entwicklung einer gekoppelten fluid- und strukturmechanischen Simulationsmethode für den Rührreibschweißprozess und experimentelle Validierung

开发搅拌摩擦焊接过程的耦合流体和结构力学模拟方法并进行实验验证

• 批准号: 195256063
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Manfred Piesche
• 金额: --
• 依托单位: Institut für Mechanische Verfahrenstechnik (IMVT)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2010-12-31 至 2015-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/195256063?language=en
• 关键词: Entwicklung; einer; gekoppelten; fluid; und

Ziel des beantragten Projekts ist die Entwicklung einer Simulationstools zur Darstellung des Rührreibschweißprozesses, mit welchem sich die Eigenschaften der Schweißnaht und die Prozesskräfte vorhersagen lassen. Um der Komplexität der Aufgabe gerecht zu werden soll das Projekt als Verbundprojekt zwischen dem Institut für Mechanische Verfahrenstechnik und dem Institut für Materialprüfung, Werkstoffkunde und Festigkeitslehre durchgeführt werden. Die Beschreibung des Rührreibschweißprozesses wirft sowohl struktur- als auch strömungsmechnanische Fragestellungen auf. Am IMWF wird dafür aufbauend auf einem bestehenden Simulationswerkzeug der strukturmechanische Anteil abgebildet. Am IMVT wird ein Simulationstool entwickelt, welches die Geschwindigkeits- und Temperaturfelder unter Berücksichtigung der freien Phasengrenze beschreibt. Für beide Ansätze werden Gesetze zur Beschreibung des Werkstoffverhaltens und der durch Reibung eingetragenen Energie benötigt, welche am IMWF anhand von experimentellen Untersuchungen für den Anwendungsbereich des Rührreibschweißprozesses ermittelt werden. Insbesondere wird dabei auch das Plastifizieren des Werkstoffes, im vorliegenden Fall von Aluminium berücksichtigt. Die beiden Simulationstools werden mit einer zu implementierenden Programmierschnittstelle verbunden. Aus den Simulationen lassen sich dann charakteristische Größen wie Form, Dimension sowie die Eigenschaften der Schweißnaht bestimmen. Diese werden insbesondere aus dem Deformationsverhalten der Fluidelemente bestimmt. Validiert werden die Simulationen anhand experimenteller Untersuchungen, wobei die Struktur der Schweißnaht durch metallographische Schliffe und computertomographische Aufnahmen unter Einmischung von Fremdlegierungen bestimmt wird. Aus diesen lassen sich Rückschlüsse auf die Temperatur- und Geschwindigkeitsfelder ziehen.

Ziel des beantragten Projekts is die Entwicklung einer Simulationstools zur Darstellung des Rührreibschweißprozesses，mit welchem sich die Eigenschaften der Schweißnaht und die Prozesskräfte vorhersagen lassen. Um der Komplexität der Aufgabe gerecht zu韦尔登soll das Projekt als Versatile projekt zwischen dem Institut für Mechanische Verfaintechnik und dem Institut für Materialprüfung，Werkstoffkunde und Festigkeitslehre durchgeführt韦尔登. Die Beschreibung des Rührreibschweißprozesses sowohl struktur- als auch strömungsmechnanische Fragestellungen auf.在IMWF上，我们将进行一个最好的结构力学模拟实验。在IMVT中，将使用一个仿真工具，将Geschwindigkeits和Temperaturfelder设置在自由相位下。为了确保韦尔登，必须对工作压力和通过Reibung eingetragenen Energie benötigt进行测试，这是IMWF的一项试验，旨在对韦尔登的安全过程进行测试。在铝合金坠落时，也会对工件进行塑化。该工具韦尔登与一个可执行的编程工具一起使用。从模拟中可以看出，形状、尺寸等特征都是瑞士的特征。这些韦尔登是由流体元件的变形引起的。通过金相分析和计算机断层扫描对铸件的结构进行了模拟和实验研究，验证了韦尔登的模拟和实验结果。Aus diesen lassen sich Rückschlüsse auf die Temperatur- und Geschwindigkeitsfelder ziehen.