Multiphysics Modeling and Process Tailoring of Ultrasonic Welding for Thermoplastic Composites

焊接 材料科学 多物理 超声波焊接 热成像 超声波传感器 塑料焊接 机械工程 复合材料 粘弹性 过程(计算) 超声波检测 失真(音乐) 复合数 有限元法 变形(气象学) 工艺优化 过程建模 材料性能 热影响区 过程变量 进程窗口 热的
作者
Qingxuan Wei,Rui Li,Jim Lua,Mark Walthers
出处
期刊:
标识
DOI:10.2514/6.2026-2011
摘要

This study presents a sequentially coupled thermo–mechanical modeling framework designed to accurately and efficiently predict the temperature evolution and guide the selection of processing parameters in ultrasonic welding (USW). Key innovations include computing viscoelastic and frictional heat generation based on the dynamic mechanical response of composite adherends and energy director under ultrasonic excitation. The temperature-dependence of both heat-generation mechanisms is incorporated by using temperature-dependent thermal and mechanical properties and continuously updating the heat-generation calculations throughout the welding process. Material data were obtained from the literature, and a hammering factor was calibrated using welding trials at a 70μm amplitude. Model predictions were validated against infrared thermography from experiments conducted at a 90μm amplitude, showing close agreement in both magnitude and spatial//temporal trends of the temperature field. In addition, the simulated welded area closely matched the experimentally measured area, demonstrating the model’s capability to link process conditions, material behavior, temperature evolution, and weld quality. Finally, the validated model was used to determine an optimal welding time that minimizes fiber distortion while improving process efficiency. Implementing this predicted optimum in subsequent experiments resulted in improved weld quality and reduced processing time, confirming the value of the proposed framework for physics-based parameter selection in ultrasonic welding.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
忧伤的丁丁完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
1秒前
1秒前
mojiali发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
可ke发布了新的文献求助10
3秒前
驴教授的拉磨之旅完成签到,获得积分10
3秒前
Crystal完成签到,获得积分10
4秒前
情怀的应助被fsfy采纳,获得10
4秒前
Dd发布了新的文献求助10
5秒前
刘威发布了新的文献求助10
5秒前
zzz发布了新的文献求助10
6秒前
Jker完成签到,获得积分10
7秒前
8秒前
9秒前
脑洞疼的应助被好好学习采纳,获得10
9秒前
Ray完成签到,获得积分10
10秒前
Hello的应助被会发生什么采纳,获得10
10秒前
10秒前
wither橘完成签到,获得积分10
11秒前
贝贝完成签到,获得积分20
11秒前
时莱关注了科研通微信公众号
12秒前
小蘑菇的应助被anzer采纳,获得10
14秒前
kylian完成签到 ,获得积分10
14秒前
mojiali发布了新的文献求助10
15秒前
贝贝发布了新的文献求助10
15秒前
15秒前
16秒前
17秒前
沉静雁菱关注了科研通微信公众号
18秒前
18秒前
小杨小杨完成签到,获得积分10
19秒前
初景的应助被谢谢采纳,获得20
21秒前
kikeva发布了新的文献求助10
21秒前
卖粥的果发布了新的文献求助10
21秒前
21秒前
精明的听寒完成签到,获得积分10
22秒前
好好学习发布了新的文献求助10
22秒前
23秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Linear Model and Extensions 5000
Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, 4th Edition 1000
Электротехническая система магнитожидкостной герметизации валов регулируемых электродвигателей 800
Holistic Discourse Analysis, Second Edition by Robert E. Longacre 666
Guidelines for fracture-safe and fatigue-reliable design of steel structures 600
The Basics of Practical Optimization, Second Edition 600
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7983409
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9443707
关于积分的说明 21087270
捐赠科研通 7558251
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3376523
关于科研通互助平台的介绍 2510687
邀请新用户注册赠送积分活动 2409766