基于中塑性环内部分熔化区的铝合金点焊多场数值精确模拟研究.pptxVIP

基于中塑性环内部分熔化区的铝合金点焊多场数值精确模拟研究汇报人：2024-01-16

CATALOGUE目录引言铝合金点焊工艺及中塑性环内部分熔化区特性多场数值模拟方法及模型建立中塑性环内部分熔化区温度场模拟结果分析中塑性环内部分熔化区应力场模拟结果分析结论与展望

01引言

铝合金在现代工业中的广泛应用：铝合金因具有低密度、高强度和良好的耐腐蚀性等优点，被广泛应用于航空航天、汽车、轨道交通等领域。点焊在铝合金连接中的重要性：点焊作为一种高效、经济的连接方法，在铝合金的连接中发挥着重要作用。然而，由于铝合金的导热性强、线膨胀系数大等特性，使得点焊过程中容易出现热裂纹、变形等缺陷。中塑性环内部分熔化区（PartialMeltingZone,PMZ）对点焊质量的影响：PMZ是点焊过程中的一个重要区域，其形成和发展对点焊质量具有重要影响。因此，深入研究PMZ的形成机理和影响因素，对于提高铝合金点焊质量具有重要意义。研究背景和意义

目前，国内外学者已经对铝合金点焊过程进行了大量的研究，包括点焊工艺参数优化、点焊接头力学性能分析、点焊缺陷预测等方面。然而，针对PMZ的研究相对较少，且主要集中在PMZ的形成机理和微观组织分析方面。国内外研究现状随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，利用数值模拟方法对铝合金点焊过程进行精确模拟已成为研究热点。未来，将进一步探索多物理场耦合作用下的PMZ形成机理和影响因素，以及PMZ对点焊质量的影响规律。发展趋势国内外研究现状及发展趋势

研究目的：本研究旨在通过建立基于中塑性环内部分熔化区的铝合金点焊多场数值模型，精确模拟点焊过程中的温度场、应力场和流场等多物理场耦合作用，揭示PMZ的形成机理和影响因素，为提高铝合金点焊质量提供理论指导和技术支持。研究目的和内容

研究内容2.利用所建立的数值模型，对铝合金点焊过程进行精确模拟，分析点焊过程中的温度分布、应力演变和金属流动等行为。1.建立基于中塑性环内部分熔化区的铝合金点焊多场数值模型，包括温度场、应力场和流场等子模型。研究目的和内容

研究目的和内容3.揭示PMZ的形成机理和影响因素，包括点焊工艺参数、材料属性和界面条件等。4.探讨PMZ对点焊质量的影响规律，包括接头力学性能、缺陷敏感性和耐腐蚀性等方面。

02铝合金点焊工艺及中塑性环内部分熔化区特性

铝合金点焊工艺是一种高效、精确的焊接方法，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。该工艺通过电极对铝合金工件施加压力并通电，使接触点处的金属熔化形成焊点，实现工件的连接。铝合金点焊具有焊接效率高、变形小、接头强度高等优点，但同时也存在易产生缺陷、工艺参数敏感等问题。铝合金点焊工艺简介

中塑性环是指在焊接过程中，铝合金工件接触点周围形成的具有一定塑性的区域。随着焊接过程的进行，液态金属池逐渐扩大，同时热量向周围金属传递，使得周围金属发生塑性变形，形成中塑性环。在焊接过程中，电极施加的压力和电流使得接触点处的金属迅速熔化，形成液态金属池。中塑性环的存在有助于缓解焊接应力，提高接头强度。中塑性环内部分熔化区形成机理

输入标塑性环内部分熔化区对焊接质量的影响中塑性环内部分熔化区的存在对焊接质量具有重要影响。因此，在铝合金点焊过程中，需要对工艺参数进行精确控制，以获得理想的中塑性环内部分熔化区，从而保证焊接质量。熔化区的形状和分布也对焊接质量产生影响。均匀的熔化区有利于提高接头的一致性和稳定性，而局部过热的熔化区则可能导致裂纹等缺陷的产生。适当的熔化区有助于提高接头强度，改善焊接质量。熔化区过小可能导致接头强度不足，而熔化区过大则可能产生过多的焊接缺陷。

03多场数值模拟方法及模型建立

数值模拟方法简介将微分算子解析地作用于核函数和基本解，具有解析与离散相结合的特点，有较高的计算精度。边界元法基于变分原理和加权余量法，将连续的求解域离散为一组有限个、且按一定方式相互联结在一起的单元的组合体。有限元法将求解域划分为差分网格，用有限个网格节点代替连续的求解域，将偏微分方程的导数用差商代替，推导出含有离散点上有限个未知数的差分方程组。有限差分法

热场模型力场模型电场模型多场耦合热-力-电多场耦合模型建立考虑铝合金材料的热传导、热对流及热辐射等传热方式，建立三维瞬态热传导方程。考虑电流在铝合金材料中的传导和分布，建立电场控制方程。基于弹性力学理论，考虑焊接过程中的热应力和残余应力，建立力学平衡方程。通过定义各物理场之间的相互作用关系，实现热-力-电多场耦合模型的建立。

材料属性定义铝合金材料的热物理性能参数（如热导率、比热容等）、力学性能参数（如弹性模量、泊松比等）以及电性能参数（如电阻率等）。边界条件根据点焊工艺特点，设置合理的边界条件，如电极与工件接触面的温度、电流密度分布等。同时考虑环境温度、散热