19.3  材料的本构模型

因为应力和应变在焊接过程与温度相关，因此准确的温度对于模拟FSW过程至关重要。焊接工件的弹性模量为193GPa、泊松比为0.3、热膨胀系数为1.875E-5，采用双线等向强化模型模拟焊接工件的弹塑性应力-应变关系，其中屈服强度为290MPa、切线模量为2.8GPa。

表19-1给出了焊接工件的导热系数、比热容和密度随温度的变化值。

表19-1 与温度相关的材料参数

为了高温焊接304L不锈钢板，因此轴肩为硬质合金，假设在整个焊接过程其应力-应变关系为线弹性。具体材料参数为：弹性模量为680GPa，泊松比0.22，导热系数为100W/（m·℃），比热容为750J/（kg·℃），密度为4280kg/m³。本实例假设摩擦塑性功转换成热的效率为80%。两个焊接工件之间的热接触导热系数为2E06W/（m·℃），轴肩与焊接工件之间的热接触导热系数为10W/（m·℃），轴肩与平板之间热分配的权重因子为0.95，轴肩底面与焊接工件之间的最大摩擦应力为500GPa。轴肩与焊接工件平板之间的摩擦因数随着温度发生变化，表19-2给出了不同温度下的摩擦因数。

表19-2 摩擦因数与温度的关系