厚板FSW残余应力解析模型

预测误差4.8%

基于材料流动的解析模型能够预测厚板FSW焊缝厚度方向非均匀残余应力，预测结果与实验吻合良好。

余海东 · Gao, Chang · Yuan, Ke · 伟辰

International Journal of Advanced Manufacturing Technology 2023

参数信息

顶面残余应力预测相对误差

4.8 %

顶面双峰应力间距

40.63 mm

技术优势

预测误差小

模型预测顶面残余应力的相对误差仅为4.8%，与实验测量值吻合良好。

捕捉非均匀分布

模型揭示了厚板FSW不同区域残余应力分布不对称的传统M形特征，而非均匀化假设。

计算效率高

基于材料流线的解析方法避免复杂数值迭代，可快速获得全场残余应力。

应用场景

• 焊接残余应力预测：快速预测厚板FSW残余应力分布，辅助设计避免实验盲测。
• 厚板搅拌摩擦焊工艺优化：通过分析材料流动对应力场的影响，优化焊接工艺参数。
• 结构完整性评估：提供可靠的残余应力输入，评估焊接结构疲劳与断裂风险。
• 残余应力测量与验证：用模型预测结果与X射线衍射、轮廓法测量数据交叉验证，提高可信度。