文档介绍：兰州理工大学
硕士学位论文
电阻点焊熔核形成过程的数值模拟
姓名:刘建花
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:马跃洲
20060603
摘要通过结构模型预压过程的数值分析,得到通电过程的初始接触条件。模拟结中,通过计算得到相应的与焊接质量密切相关的熔核信息,作为一种在线检测系关键词:电阻点焊:数值模拟;球形电极:有限元分析从世纪年代起,电阻点焊的数值模拟研究方法一直在不断改进,但列于其中一些问题至今尚未得到满意的解决,比如电热力的耦合分析、接触电阻的处理方法以及焊接中接触面积变化明显的球形电极电阻点焊。本文就此展开工作,在对接触电阻进行分析的基础上,以有限元软件F教ǎ⑶蛐蔚缂ǖ阻点焊的电热力耦合模型,并得到试验验证,较详细的研究和讨论了球形电极电阻点焊的形核机理及其影响规律。所建模型包括电极头为球形的结构模型和电极一工件之间由小到大不同接触面积的多个电热模型,结构模型用于模拟电极和工件在整个焊接过程包括预压、焊接及冷却阶段的变形情况;电热模型用于模拟通电焊接过程的产热情况。果表明:电极与工件之间接触而的径向应力较大,工件之间接触中心的轴向应力较大:一般情况下,各接触面的面积大小及接触压力分布的均匀程度与电极头球面半径、板厚及电极压力成正比例关系;在电极一工件接触面边缘处,锥形电极较球形电极更容易出现应力集中现象。电热力耦合分析以较小的时间步循环进行:根据预压分析或各时间步结构模型分析得到的电极与工件之间接触面积调用电热模型,两工件之间的接触面积采用生死单元技术处理,将每时间步计算得到的各节点温度加载到结构模型中进行重启动分析,得到该时刻的接触情况继续循环。尝试利用实测信号对接触电阻值进行处理,并用于温度场的计算。通过试验验证证明整个电热力模型耦合的合理性以及结果的准确性,同时说明接触电阻值确定方法是可行的。模拟结果还表明:通电瞬间电极端面温度高于工件之间接触区温度,随后工件之间中轿露群芸斐过电极端面温度,当熔核长大到一定程度时,熔核中心温度升高不明显;在焊接过程中电极与工件之问的接触半径逐渐增加而工件之间的接触半径则在前期迅速减小后缓慢增加;熔核周围为高温塑性金属所包围,发生的轴向塑性变形由负值过渡到正值,工件之问接触区焊接到一起,形成封闭熔核的塑性金属环;电极压力对熔核形成过程的影响很明显,随着电极压力的增加,接触面积增大,动态电阻减小,温度上升速度下降,所达到的最高温度值也相应下降。将实际采集的动态电极位移信号和焊接电流作为载荷加载到热力耦合模型统的初步探讨。电阻点焊熔核形成过程的数值模拟
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形留丫⒈C芸冢凇!D杲饷芎笫视帽臼谌ㄊ椤日期:钞缉别壹兢别是犯兰州理工大学学位论文原创性声明日期:<月岁日学位论文版权使用授权书日本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果山本人承担。作者签名本学位论文作者完全了解学校有关保田、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交沦文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于⒉槐C艽选朐谝陨舷嘤Ψ娇蚰诖颉埃獭作者签名:导师签名:日期:占月/
第滦髀课题的研究背景及意义数值模拟的方法使点焊熔核形成过程中的电,热,力,磁等各种场再现,通过分点焊过程数值模拟的意义在于:为提高焊接质量和优化焊接工艺准备了一定的理论依据。尤其对于新采用的焊接材料,理论研究将会节省大量试验材料。电阻焊,是工件组合后通过电极施加压力,利用电流通过接头接触面及邻近区域产生的电阻热进行焊接的方法,主要由点焊、凸焊、缝焊、电阻对焊及闪光对焊等组成。其中电阻点焊由于具有能量集中、变形小、辅助工序少、无须填加焊接材料、生产效率高、操作简便和易于实现自动化的特点,特别适宜于焊接形状复杂的零件和薄壁零件,而且便于实现自动化批量生产,故越来越广‘泛地应用于航空、航天、制造工程、电器工业、汽车制造等行、肚生产中。然而由于点焊自身的特点使其在重要结构的应用受到制约。电阻点焊的焊接过程是一个高度非线性、有多变量耦合作用和大量随机不确定因素存在的过程。焊接规范参数的设定、接触面的表面状态、电源的稳定性及工作环境等都会对焊接质量产生影响。由于点焊的形核处