不等厚板電阻點(diǎn)焊熔核形成過程的數(shù)值模擬
本文關(guān)鍵詞：電阻點(diǎn)焊熔核形成過程的數(shù)值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2008年
不等厚板電阻點(diǎn)焊熔核形成過程的數(shù)值模擬
楊巍華
【摘要】： 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(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)及特性對形核過程的影響,并通過實(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)焊時改善熔核偏移的方法。 首先,根據(jù)點(diǎn)焊過程的特點(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(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)范或改變電極端面尺寸,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的合理性。最終預(yù)測出在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的16MnL不等厚板點(diǎn)焊時,改善熔核偏移的最佳規(guī)范參數(shù)及電極端面尺寸。 利用數(shù)值模擬的方法可以為指導(dǎo)生產(chǎn)提供依據(jù),從而節(jié)約能源提高生產(chǎn)效率,同時對于點(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。
【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TG453.9
【目錄】：
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本文編號：235003
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