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摘要
接头结构设计是连续驱动摩擦焊的一项重要工艺措施，对改善界面产热功率的不均匀性和提升接头力学性能有显著作用。本工作在钢侧待焊端面设计5°、10°、15°、20°、25°的锥度角，利用ABAQUS进行有限元分析，采用耦合的欧拉-拉格朗日方法，建立了焊接过程的三维热力耦合模型，分析了锥度大小对接头成型、温度场分布、塑性金属形成的变化规律，并开展焊接实验，验证了计算结果的准确性。结果表明：接头宏观形貌、轴向缩短量与实验结果吻合较好，计算温度与实测数据相对误差约为3.5%～4.8%,变化趋势相同；锥形结构使界面高温区域发生移动，5°与15°接头2/3R处温度最高，25°接头1/3R处温度最高，产热集中位置向界面中心移动，产热集中区域宽度变窄，塑性环的位置、宽度与计算的温度场具有较好的一致性。
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单位机电工程学院; 兰州理工大学
