本书从实际工程应用的角度出发，通过实验、理论与仿真相结合的方法，深入分析2219铝合金厚板FSW温度场，探究焊接工艺参数和搅拌头结构参数对温度场的影响规律，着重介绍2219铝合金厚板FSW温度场仿真分析与工艺技术，在实现2219铝合金厚板FSW温度场高精度仿真的基础上，提出FSW核心区极值温度监测方法，实现了基于数字孪生的核心区极值温度监测，为2219铝合金厚板FSW的高质量焊接提供了理论基础和技术支撑。本书内容涉及物理学、材料力学、传热学、有限元仿真、数字孪生、机器学习等多学科理论与技术，对解决搅拌摩擦焊领域相关技术难题具有参考价值。
更多科学出版社服务，请扫码获取。
(1) 2003-09 至 2008-01, 大连理工大学, 机械电子工程, 博士
(2) 2000-09 至 2003-07, 内蒙古农业大学, 机械电子工程, 硕士
(3) 1996-09 至 2000-07, 吉林大学, 机械设计及自动化, 学士(1) 2018-12 至 今, 大连理工大学, 机械工程学院, 教授
(2) 2011-12 至 2018-12, 大连理工大学, 机械工程学院, 副教授
(3) 2016-08 至 2017-08, 美国佐治亚理工学院Georgia Institute of Technology, 机械工程学院, 无
(4) 2010-03 至 2011-12, 大连理工大学, 机械工程学院, 讲师
(5) 2008-03 至 2010-03, 大连理工大学仪器科学与技术博士后流动站"高性能复杂曲面跨尺度图案微波天线精密制造技术与装备"，教育部科学技术成果鉴定, 2016年，大连市科学技术进步奖一等奖“高档数控机床滚动功能部件制造及性能综合测试关键技术”（2016）；国家自然科学奖二等奖（排名7） （2019年）无
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 2219铝合金组成、性质及应用 1
1.2 搅拌摩擦焊接原理、特点及应用 3
1.3 FSW温度场研究进展 6
1.3.1 基于实验的FSW温度场 6
1.3.2 基于数值分析的FSW温度场研究 12
1.4 焊接工艺参数对FSW温度场的影响 18
1.5 搅拌头结构参数对FSW温度场的影响 23
1.6 2219铝合金厚板FSW温度场及工艺研究面临的挑战 28
参考文献 29
第2章 基于实验的2219铝合金厚板FSW温度场表征 38
2.1 FSW温度场检测和分析系统开发 38
2.1.1 基于K型热电偶的硬件系统开发 38
2.1.2 基于LabVIEW的软件系统开发 41
2.1.3 系统测量精度 55
2.2 2219铝合金厚板FSW温度场分析 56
2.2.1 2219铝合金厚板FSW温度场测量实验 56
2.2.2 工艺参数对焊接温度的影响 63
2.2.3 线性能量因子对焊接温度的影响 66
2.3 基于最小二乘支持向量机的FSW温度场表征 68
2.4 本章小结 73
参考文献 73
第3章 基于热源模型的2219铝合金厚板FSW温度场分析 75
3.1 热源模型 75
3.1.1 不考虑搅拌针产热的热源模型 75
3.1.2 考虑搅拌针产热的热源模型 77
3.2 传热模型 84
3.2.1 热传导 85
3.2.2 热对流 86
3.2.3 热辐射 86
3.3 不同热源模型获得的温度分布 86
3.3.1 不考虑搅拌针产热的温度分布 89
3.3.2 考虑搅拌针产热的温度分布 90
3.4 热源模型验证 91
3.5 本章小结 93
参考文献 93
第4章 基于DEFORM的2219铝合金厚板FSW温度场表征 95
4.1 2219铝合金厚板FSW温度场仿真模型 95
4.1.1 传热学理论 95
4.1.2 刚黏塑性理论 95
4.1.3 温度场仿真模型的建立与实现 97
4.1.4 温度场仿真模型的验证 101
4.2 2219铝合金厚板FSW核心区极值温度表征 103
4.2.1 支持向量回归迭代法 103
4.2.2 基于SVR的表面特征点与核心极值温度关联关系模型 106
4.2.3 核心区温度预测结果分析 111
4.3 本章小结 113
参考文献 114
第5章 2219铝合金厚板FSW工艺参数优化 115
5.1 FSW搅拌头下压及停留预热阶段焊接工艺参数优化 115
5.1.1 正交设计方案 116
5.1.2 仿真结果与方差分析 116
5.1.3 搅拌头转速与停留预热时间对温度场的影响 121
5.2 焊接进给阶段焊接工艺参数优化 124
5.2.1 焊接工艺参数对核心区峰值温度的影响 124
5.2.2 焊接工艺参数对FSW核心区温差的影响 127
5.2.3 FSW核心区峰值温度与最低温度曲面拟合 129
5.2.4 焊接进给阶段焊接工艺参数范围的有效性验证 132
5.3 本章小结 135
参考文献 135
第6章 基于ABAQUS的2219铝合金厚板FSW温度场表征 137
6.1 基于ABAQUS/CEL的FSW温度场仿真模型 137
6.1.1 几何模型的建立及装配 137
6.1.2 材料参数模型与网格划分 139
6.1.3 CEL仿真方法及质量缩放 140
6.1.4 产热机理和热边界条件 141
6.1.5 摩擦模型和材料本构模型 141
6.1.6 2219铝合金厚板FSW过程仿真实现 142
6.2 焊接工艺参数对温度场的影响 144
6.2.1 搅拌头转速对焊接温度场的影响 144
6.2.2 焊接速度对焊接温度场的影响 145
6.3 单轴肩FSW搅拌头结构参数对温度场的影响 146
6.3.1 搅拌头形貌特征对焊接温度场的影响 146
6.3.2 搅拌头结构参数优化 149
6.3.3 搅拌头结构参数优化结果的实验验证 152
6.4 本章小结 153
参考文献 153
第7章 2219铝合金厚板双侧复合FSW工艺研究 155
7.1 双侧复合FSW温度场仿真模型的建立 156
7.1.1 几何模型的建立及装配 156
7.1.2 机械边界条件设定 158
7.1.3 双侧复合FSW仿真实现及温度场特征 158
7.2 双侧复合FSW工艺优化 160
7.2.1 正交设计方案 160
7.2.2 仿真结果 161
7.2.3 方差分析 161
7.3 双侧复合FSW搅拌头相对位置对温度场的影响 166
7.3.1 仿真方案设计 166
7.3.2 仿真结果及分析 167
7.4 本章小结 171
参考文献 171
第8章 2219铝合金厚板FSW核心区极值温度监测 173
8.1 基于红外热像仪的FSW焊件表面温度高精度测量 174
8.1.1 红外测温原理 174
8.1.2 FSW过程中红外测温精度的影响因素 175
8.1.3 FSW焊件表面温度测量实验 181
8.2 2219铝合金厚板FSW温度场仿真 183
8.2.1 FSW温度场仿真模型的建立 183
8.2.2 FSW特征点温度提取及模型验证 186
8.3 基于表面特征点温度的核心区极值温度监测 188
8.3.1 FSW表面特征点温度与核心区极值温度数据集的获取 188
8.3.2 表面温度与核心区温度关联关系模型的建立 189
8.4 FSW核心区极值温度监测 190
8.5 FSW核心区极值温度在位表征系统研发 195
8.5.1 系统硬件搭建 195
8.5.2 系统软件开发环境 196
8.5.3 系统功能设计与实现 196
8.6 本章小结 198
参考文献 199
第9章 基于数字孪生的FSW核心区极值温度监测 200
9.1 随机双坐标上升算法 200
9.2 基于SDCA的FSW核心区极值温度表征模型 202
9.2.1 基于温度场仿真的数据集 202
9.2.2 基于SDCA的核心区温度表征 204
9.3 FSW过程中的数字孪生技术 206
9.3.1 FSW系统的五维模型 206
9.3.2 FSW过程的运动仿真模型 208
9.3.3 物理实体与虚拟实体的数据交互 211
9.4 FSW核心区温度监测的技术实现与系统集成 213
9.4.1 FSW核心区温度的三维可视化 213
9.4.2 基于数字孪生的FSW核心区极值温度在位表征系统的集成与验证 214
9.5 本章小结 218
参考文献 218
书单推荐
