在碳中和大背景下，整車(chē)輕量化已成為目前汽車(chē)車(chē)身制造領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，通過(guò)減輕車(chē)身質(zhì)量可一定程度上實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)。對(duì)于汽車(chē)車(chē)身，使用如鋁合金等輕質(zhì)金屬部分替代鋼鐵材料是實(shí)現(xiàn)整車(chē)輕量化的重要手段。因此，鋁/鋼連接在汽車(chē)車(chē)身制造中有著廣闊的應(yīng)用前景。然而，由于鋁合金與鋼材之間物理化學(xué)性質(zhì)差異巨大，通過(guò)傳統(tǒng)電阻點(diǎn)焊難以實(shí)現(xiàn)鋁/鋼異質(zhì)金屬的高性能焊接。回填式攪拌摩擦點(diǎn)焊，作為一種固相焊接方法，具有低能耗、低熱輸入的特點(diǎn)，通過(guò)該工藝有望獲得無(wú)匙孔、高力學(xué)性能的鋁/鋼異質(zhì)焊接接頭。

本項(xiàng)目期望能夠揭示回填式攪拌摩擦點(diǎn)焊工藝參數(shù)對(duì)接頭成形的影響機(jī)理，闡明各工藝參數(shù)下獲得的焊接接頭宏微觀組織對(duì)其力學(xué)性能的影響規(guī)律，研究回填式攪拌摩擦點(diǎn)焊過(guò)程中的溫度場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)以及材料流動(dòng)行為；將數(shù)值仿真結(jié)果與實(shí)際實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，選擇更優(yōu)的仿真模型進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和修正，以提高仿真模型精度；研究焊接參數(shù)對(duì)焊接過(guò)程溫度場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)以及材料流動(dòng)行為的影響規(guī)律，為焊接工藝優(yōu)化及焊接機(jī)理解析提供支撐；建立工藝過(guò)程信號(hào)與接頭質(zhì)量的映射關(guān)系，提出工藝過(guò)程在線監(jiān)測(cè)新方法。

本項(xiàng)目以鋁/鋼異質(zhì)結(jié)構(gòu)回填式攪拌摩擦點(diǎn)焊為研究對(duì)象，通過(guò)不同的焊接參數(shù)組合進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到能反映接頭力學(xué)性能與焊接變量之間關(guān)系的數(shù)學(xué)模型；使用仿真軟件進(jìn)行數(shù)值分析，根據(jù)設(shè)置不同的工藝參數(shù)得到的仿真結(jié)果推斷最佳工藝參數(shù)，然后通過(guò)響應(yīng)面分析和實(shí)驗(yàn)得到最優(yōu)化焊接參數(shù)組合，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量鋁/鋼異質(zhì)焊點(diǎn)。另外，在焊接過(guò)程中，通過(guò)采集溫度、軸向壓力等過(guò)程信號(hào)，總結(jié)這些信號(hào)與接頭力學(xué)性能、宏微觀特征等數(shù)據(jù)的關(guān)系，使用強(qiáng)相關(guān)信號(hào)基于機(jī)器學(xué)習(xí)得到預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)在焊接過(guò)程中對(duì)接頭質(zhì)量的預(yù)測(cè)，為在各種工況下保障焊點(diǎn)的高質(zhì)量一致性奠定技術(shù)基礎(chǔ)。