● 摘要
铝合金板材双层搭接是飞机薄壁结构的主要连接形式，通常采用机械铆接实现连接。铆接连接加工成本高，周期长，同时会大大增加结构的重量。搅拌摩擦焊技术出现后，由于其原理简单，控制参数少，易于自动化，变形小、缺陷少等优点，因此将搭接搅拌摩擦焊代替铆接连接具有重要的研究与开发价值。 本文针对航空常用铝合金2A12进行了搭接搅拌摩擦焊工艺试验、金相试验以及拉伸力学性能试验。主要研究了搭接搅拌摩擦焊的原理和特点，分析了2A12铝合金板材搭接搅拌摩擦焊接头的表面成形特征、金相组织、显微硬度及影响因素；通过拉伸试验研究了搭接搅拌摩擦焊接头的强度及断裂特征，探讨了接头强度与接头横截面宏观形貌的关系，从而确定了2A12铝合金板材搭接搅拌摩擦焊的最佳工艺参数。 建立了搭接搅拌摩擦焊接头的断裂力学分析模型，应用有限元分析软件ANSYS对2A12铝合金板材搭接搅拌摩擦焊接头的断裂力学行为进行了模拟计算，获得了搅拌摩擦焊搭接接头在外载作用下的变形及裂纹尖端应力应变的分布与变化规律。