不等厚板電阻點焊熔核形成過程的數(shù)值模擬.pdf

1、本文以有限元軟件ANSYS為平臺，以低碳鋼不等厚板為研究對象，建立錐臺形電極電阻點焊的熱電力耦合模型，詳細(xì)地討論了點焊規(guī)范參數(shù)及特性對形核過程的影響，并通過實驗進(jìn)行了驗證。利用所得到的規(guī)律，討論了16MnL不等厚板點焊時改善熔核偏移的方法。
　　首先，根據(jù)點焊過程的特點對預(yù)壓階段進(jìn)行了分析。通過結(jié)構(gòu)模型預(yù)壓過程的數(shù)值分析，得到通電開始的初始接觸條件。通過對五種不同壓力下的預(yù)壓過程分析可知：各接觸面的應(yīng)力大小及接觸壓力分布的均勻程度

2、與電極壓力有關(guān)；在電極與工件接觸面以及工件與工件接觸面邊緣處，使用錐臺形電極易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，但電極與工件接觸面邊緣出應(yīng)力最大。
　　其次，基于ANSYS，建立了的二維點焊溫度場熱電力耦合計算模型。在分析過程中除了考慮了接觸電阻、相變潛熱、電極水冷、表面空氣散熱等因素對熔核生長過程的影響還考慮了材料熱、電物理性能、力學(xué)性能隨溫度的變化的影響。由于計算中存在著材料非線性、幾何非線性以及接觸非線性問題，為了提高計算的收斂性能，采用了

3、小時間計算步長。計算結(jié)果以熔核尺寸來表現(xiàn)。在熱電耦合模型中，對接觸電阻進(jìn)行了簡化，即不考慮壓力導(dǎo)致的接觸面積變化，從而引起接觸電阻的變化。同時采用了ANSYS自帶的單元生死技術(shù)，使模擬更加符合實際情況。在熱電力耦合模型中，利用順序耦合方法，將每時間步計算得到的各節(jié)點溫度加載到結(jié)構(gòu)模型中進(jìn)行分析，從而得到最終的點焊模擬結(jié)果。
　　最后，通過采用四種點焊規(guī)范參數(shù)以及改變電極端面尺寸的方法得出改善不等厚板熔核偏移的方法，即采用較硬規(guī)范或