不等厚板電阻點(diǎn)焊熔核形成過(guò)程的數(shù)值模擬.pdf

1、本文以有限元軟件ANSYS為平臺(tái)，以低碳鋼不等厚板為研究對(duì)象，建立錐臺(tái)形電極電阻點(diǎn)焊的熱電力耦合模型，詳細(xì)地討論了點(diǎn)焊規(guī)范參數(shù)及特性對(duì)形核過(guò)程的影響，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了驗(yàn)證。利用所得到的規(guī)律，討論了16MnL不等厚板點(diǎn)焊時(shí)改善熔核偏移的方法。
　　首先，根據(jù)點(diǎn)焊過(guò)程的特點(diǎn)對(duì)預(yù)壓階段進(jìn)行了分析。通過(guò)結(jié)構(gòu)模型預(yù)壓過(guò)程的數(shù)值分析，得到通電開(kāi)始的初始接觸條件。通過(guò)對(duì)五種不同壓力下的預(yù)壓過(guò)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(tái)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(diǎn)焊溫度場(chǎng)熱電力耦合計(jì)算模型。在分析過(guò)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(duì)熔核生長(zhǎng)過(guò)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(jì)算中存在著材料非線性、幾何非線性以及接觸非線性問(wèn)題，為了提高計(jì)算的收斂性能，采用了

3、小時(shí)間計(jì)算步長(zhǎng)。計(jì)算結(jié)果以熔核尺寸來(lái)表現(xiàn)。在熱電耦合模型中，對(duì)接觸電阻進(jìn)行了簡(jiǎn)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(shí)采用了ANSYS自帶的單元生死技術(shù)，使模擬更加符合實(shí)際情況。在熱電力耦合模型中，利用順序耦合方法，將每時(shí)間步計(jì)算得到的各節(jié)點(diǎn)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(diǎn)焊模擬結(jié)果。
　　最后，通過(guò)采用四種點(diǎn)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