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(大连理工大学 1.工程力学系工业装备结构分析国家重点实验室；2.国际计算力学研究中心,大连 116024)

0 引 言

搅拌摩擦焊接(FSW)是一种利用高速旋转的搅拌探头与工件摩擦产生的热量使被焊材料局部塑化的新型固相焊接工艺，于1991年由英国焊接研究所发明，最初主要用于航空、航天工业铝及铝合金的焊接，现广泛应用于船舶制造工业、轨道交通及陆路交通工业等领域[1-2]。

搅拌摩擦焊接接头的显微组织及微观形貌主要取决于搅拌头的形状、搅拌头转速、焊接速度、轴肩压力和被焊材料的固有特性等因素。PAN等[3]采用光滑粒子法(SPH)模拟了镁合金的搅拌摩擦焊接过程，结合经验公式模拟出了镁合金在搅拌摩擦焊接过程中的晶粒变化。CHANG等[4]通过对AZ31镁合金搅拌摩擦焊接的试验研究，揭示了接头搅拌区晶粒尺寸与Zener-Hollomon参数的关系。张昭等[5]研究了搅拌针对搅拌摩擦焊接区晶粒尺寸的影响。张晓宁[6]在不考虑钉扎效应的条件下，运用蒙特卡洛法研究了钢在退火状态下晶粒的长大。CHO等[7]运用多晶体塑性和计算流体动力学模型来预测搅拌摩擦焊接区组织的演变。邹青峰等[8]研究了搅拌头形状对搅拌摩擦焊接接头显微组织和拉伸性能的影响。张昭等[9]采用有限元模拟研究了搅拌头尺寸对搅拌摩擦焊接材料流动及残余应力的影响。窦作勇等[10]采用X射线分析仪测定了铝合金搅拌摩擦焊接接头内部的残余应力。张昭等[11]基于ABAQUS计算平台研究了搅拌头转速对搅拌摩擦焊接区晶粒尺寸的影响。……