热塑性复合材料连续超声焊接中厚度方向加热的研究

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连续超声焊接是一种有前景的热塑性复合材料结构连接技术。本研究旨在深入理解连续超声焊接过程中厚度方向加热高于静态焊接过程的原因。采用热电偶测量焊接界面及被焊件内部的温度演变过程。为理解观测到的温度行为机制，将实验结果与等效静态焊接过程的温度测量数据和简化热传递模型的预测结果进行对比。研究发现，尽管连续焊接过程中焊接界面的温度显著高于静态过程，但上被焊件厚度方向加热升高的主要原因是本体粘弹性热生成，而非界面热传导。有趣的是，在连续焊接过程中，上被焊件吸收了大部分振动能量，而在静态焊接过程中，上下被焊件的能量分配相对均衡。此外，连续超声焊接中焊接界面的高温归因于以下三个因素：振动沿声极传播导致能量导向器预热、被焊件尺寸增大导致能量导向器挤流减少，以及焊接过程继续进行时来自下游的热流。该研究揭示了连续超声焊接的热学特性，为优化热塑性复合材料的焊接工艺提供了理论依据。

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