金属复合材料具有强度高、耐腐蚀、耐高温等优异的使用性能,在多个领域得到了广泛关注。但是作为生产复合材料的爆炸焊接、螺柱焊等主要工艺都存在一定缺陷,而且不能实现微小区域的金属复合。于是,本课题在此基础上提出了一种新的固相连接技术——旋转冲击焊接。本文系统地介绍了旋转冲击焊接技术,确定了工艺参数的选取,重点研究对该工艺进行数值模拟时需要用到的设置方法,并对焊接过程的模拟结果加以分析,与实验结果相结合,验证模拟的准确性。1.本文主要介绍了与旋转冲击焊接有关的复板流侵彻、流动不稳定、涡街和应力波等机理,通过对应力波理论的分析,研究并确定了材料音速、子弹冲击速度、碰撞角度等工艺参数之间的关系,确定出有效的参数区间。2.分析了显式动力学基础理论,阐述Lagrange、ALE、SPH算法的异同点,结合旋转冲击焊接的数值模拟,确定了SPH粒子法最为合适。通过分析本课题中的子弹尺寸和焊接界面形态的关系,结合实验条件,最终得出理想的有限元参数,粒子尺寸为25μm,材料模型为Johnson-Cook模型,Grüneisen状态方程,边界条件为外表面全固定及面面接触类型。3.通过对旋转冲击焊接过程的数值模拟,本文对焊接界面的波形形貌、金属射流、单波形成过程进行分析;对焊接界面的压力、等效塑性应力、应变、应变率和温度分布进行探究;得出除应力波外,金属射流的产生也是旋转冲击焊接成功的重要条件。4.改变子弹的冲击速度、碰撞角度等工艺条件,对不同工艺条件下的焊接过程进行模拟,并对比、分析不同工艺条件的改变对界面波特征的影响,发现角度的选取对界面波的形成有直接影响;并在此基础上与实验结果对比,说明本课题数值模拟方法的可行性,可以作为进一步实验的理论指导。