使用 LS-DYNA 光滑粒子流体动力学 (SPH) 进行搅拌摩擦焊接

使用 LS-DYNA光滑粒子流体动力学 ( SPH )进行搅拌摩擦焊接

搅拌摩擦焊接 (FSW) 

• 搅拌摩擦焊 (FSW) 是一种固态连接工艺，可在金属（主要是铝及其合金）中形成高质量的焊缝。该工艺需要将旋转工具插入两个工件之间的接头中。
• 该工具产生热量并软化材料但不熔化它。当工具旋转时，它会搅拌和混合软化的材料，形成固态粘合。
• FSW 具有变形小、能够连接不同材料等优点。
• 它用于航空航天和汽车工业制造坚固可靠的部件。

 

图 1：摩擦焊接工艺

LS-DYNA光滑粒子流体动力学 ( SPH )

• SPH 方法是一种拉格朗日无网格数值技术，可用于模拟流体动力学问题中的不同物理问题以及包含高速和大变形的结构问题。
• 该方法将连续域离散为粒子，其中每个粒子具有某些属性，例如质量、速度和其他相关变量。
• 与 FEM 方法一样，SPH 方法通过求解守恒方程来求解速度、压力和能量。
• 这些粒子基于平滑函数（SPH核函数）相互作用，该函数决定了相邻粒子之间影响的变化率。

守恒定律

支持域 2D 表示

核函数二维表示

 

• 以下动画演示了利用光滑粒子流体动力学进行搅拌摩擦焊接模拟：

动画 1：搅拌摩擦焊接结果

动画 2：搅拌摩擦焊接温度随时间变化的结果