低碳鋼薄板電阻點(diǎn)焊溫度場和應(yīng)力場的數(shù)值模擬.pdf

1、電阻點(diǎn)焊在薄壁構(gòu)件的焊接中有著廣泛應(yīng)用，是汽車車身的有效連接方法。由于點(diǎn)焊熔核形成過程的不可見性和焊接過程的瞬時性給點(diǎn)焊過程質(zhì)量監(jiān)控與工藝參數(shù)的優(yōu)化造成困難，采用數(shù)值模擬研究方法取代點(diǎn)焊工藝實(shí)驗(yàn)不僅具有重要的經(jīng)濟(jì)價值，而且對于點(diǎn)焊缺陷預(yù)測與焊點(diǎn)質(zhì)量控制具有理論指導(dǎo)意義與實(shí)際應(yīng)用前景。目前點(diǎn)焊過程的數(shù)值模擬研究多數(shù)還限于預(yù)壓及通電焊接兩個階段的溫度及瞬態(tài)應(yīng)力場模擬，而對鍛壓冷卻階段及殘余應(yīng)力場的研究很少。而冷卻后產(chǎn)生的殘余應(yīng)力場是產(chǎn)生焊接

2、裂紋、影響焊點(diǎn)壽命的主要因素，因此，焊點(diǎn)殘余應(yīng)力場的模擬一直是個難點(diǎn)。
　　本文采用SYSWELD有限元軟件，對等厚低碳鋼板的點(diǎn)焊過程進(jìn)行了電、熱、冶金、機(jī)械的數(shù)值模擬分析。針對點(diǎn)焊接頭的幾何特點(diǎn)和點(diǎn)焊過程的加熱特點(diǎn)建立了有限元分析模型。在分析過程中充分考慮了接觸電阻、相變潛熱、電極水冷、表面空氣散熱、材料的組織轉(zhuǎn)變等因素對熔核生長過程的影響以及材料熱、電物理性能、力學(xué)性能隨溫度的變化。
　　在此基礎(chǔ)上，本文對點(diǎn)焊過程的溫度

3、場進(jìn)行了模擬，分析了點(diǎn)焊過程溫度場的變化規(guī)律，對熔核的成長過程進(jìn)行了圖形顯示與理論分析；通過對點(diǎn)焊試樣熔核形狀與尺寸的檢測，驗(yàn)證了所建點(diǎn)焊模型的合理性和模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。對點(diǎn)焊過程的瞬時應(yīng)力場及殘余應(yīng)力場進(jìn)行熱-電-冶金-機(jī)械的耦合分析，討論了各接觸面上應(yīng)力狀態(tài)的變化規(guī)律及熱膨脹對工件變形和位移的影響。
　　結(jié)果表明：點(diǎn)焊接頭中應(yīng)力和應(yīng)變的分布是不均勻的。在整個點(diǎn)焊過程中，熔核中心的應(yīng)力比較小，高應(yīng)力主要存在于熱影響區(qū)內(nèi)；熔核中心