董晓丹沈阳工业大学本科生毕业设计.doc

沈阳工业大学硕士学位论文格式规范 PAGE - - PAGE III 密级：公开ggggggongkai 密级：公开ggggggongkai 薄板电阻焊焊核尺寸模拟研究 Weld Nugget Size Sheet Simulation of Resistance Welding 学 院：沈阳工业大学 专 业 班 级：材料成型机控制工程0705班 学 号：070201145 学 生 姓 名：董晓丹 指 导 教 师：李 强 （副教授） 摘 要 电阻点焊过程是一个存在电、热、力学和冶金现象相互作用的复杂过程，这一过程包括电场问题、热传导问题和热弹塑性变形问题，所以必须考虑所有这些问题的相互作用和耦合效应，求解这样的耦合问题，应该同时求解电场、热场和力场[1]。因此，近年来对于电阻点焊的有限元分析从原先互相孤立的电场、热场和力场分析逐步发展为电－热－力耦合分析，用电－热－力耦合有限元模拟点焊过程熔核生长及热温度分布。经验证：这种模型对于离线确定最优焊接参数对焊点尺寸的影响非常有用。经验证：这种模型对于离线确定最优焊接参数对焊点尺寸的影响非常有用。 点焊工艺设计直接影响点焊接头的力学性能。点焊熔核尺寸符合力学性能要求是获得优质点焊接头的重要条件。点焊新产品的研发和生产，通常要进行焊接工艺评定。计算机技术和数值模拟技术的发展为电阻点焊研究提供了有效的理论分析手段，使用数值模拟的方法来研究点焊过程已经取得了很大进展，相继建立了许多数值模型。但是通过使用点焊数值模型来确定点焊焊接工艺参数的研究还并不多见。针对于此，从电阻点焊产品的实际承载出发，建立点焊焊接结构的力学性能与熔核尺寸的模型，对熔核形状、进行选择与评价，并且利用有限元软件ANSYS对选择得到的熔核形状和尺寸参数进行模拟。本文应用ANSYS软件，建立了电热二场耦合的电阻点焊分析模型，并通过一个复杂的有限元分析流程，对整个电阻点焊工艺过程进行了完整的分析，得到了电阻点焊最终的焊接变形，与实验结果相比较，取得了较好的结论。研究表明，数值模拟仿真是一种快捷、高效的方法，有助于电阻焊接工艺优化。 目前，数值模拟技术已遍及焊接学科的各个领域。有限元法是伴随着计算机技术和数值分析方法发展起来的结构分析方法。它已广泛地应用于焊接热传导、热弹塑性应力和变形分析、焊接结构的断裂力学分析等。ANSYS 软件是以有限元分析为基础的大型通用CAE软件，其强大的热结构耦合及瞬态、非线性分析能力使其在焊接模拟技术中具有广阔的应用前景[2]。本研究利用ANSYS软件的参数化程序语言APDL编制了焊接过程三维瞬态温度场、应力应变场模拟分析程序，并以中厚板表面堆焊为例给出了具体分析过程，计算结果与实测结果比较吻合。 本文在总结前人的工作基础上系统地论述了焊接过程的有限元分析理论，并结合数值计算的方法，对焊接过程产生的温度场进行了实时动态模拟研究，提出了基于ANSYS软件为平台的焊接温度场的模拟分析方法，并针薄板电阻焊焊核尺寸问题进行了实例温度场模拟，最后得到薄板电阻焊焊核尺寸。 本文研究的主要内容包括：建立了焊接瞬态温度分布数学模型，通过改变焊接参数的方法，对薄板电阻焊焊核尺村的熔化和凝固进行温度场的有效模拟，对焊接过程产生的应力进行了实时动态模拟，利用本文模拟分析方法，可以对焊接过程结束后的焊核尺寸进行预测。本文建立了可行的三维焊接温度场、动态模拟分析方法，为优化焊接结构工艺和焊接规范参数，提供了理论依据和指导。 关键词：电阻焊；数值模拟；温度场；焊核尺寸；焊接参数; PAGE I Abstract There is a resistance spot welding electrical，thermal，mechanical and metallurgical phenomena of the complex process of interaction，a process that includes the electric field problem，heat conduction and thermal elastic-plastic deformation problem，it is necessary to consider the interaction of all these issues and the coupling effect to solve this coupling problem，should also solve the electric field，thermal field and the field. Therefore，recent finite element analys