铝合金/低碳钢电阻点焊动态过程研究

发布时间：2023-04-28 17:20

　　为减轻车重以提高节约能源、减少环境污染,铝合金在钢占主体地位的传统汽车车身上越来越多地被使用,铝、钢异种金属的连接也随之成为亟待解决的问题。由于铝合金和低碳钢的物理性能如熔点、导热、导电等物理性能存在较大差异,且Fe在Al中的固溶度极低,因此容易产生裂纹、缩孔和金属间化合物,此问题成为在铝合金/低碳钢异种金属焊接接头中的重要焊接缺陷。因此,铝合金/低碳钢的焊接问题成为该异种接头在汽车行业中应用的难题。本文开展了铝合金/低碳钢异种金属电阻点焊研究。在分析铝合金、钢的电阻点焊特点的基础上,针对6022-T4铝合金和DC04热镀锌低碳钢采用直流电阻点焊。并在充分考虑相变潜热、随温度变化的热、电和力学性能、接触电阻等多因素的基础上,建立了铝合金/低碳钢点焊过程的数值模型。该模型可实现点焊过程结构、热和电耦合行为的模拟,揭示了点焊过程中应力、应变场、温度场和电场的变化规律,加深了对铝合金/低碳钢电阻点焊的动态物理过程的认识。基于反应扩散原理和计算结果,提出了铝/钢界面的金属间化合物厚度的预测公式。最终将计算结果和实测结果进行了比较,以验证模型和预测公式的可靠性。获得的结论如下:(1)在通电加热的...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景及意义
    1.2 铝/钢异种金属焊接实验研究现状
        1.2.1 铝/钢电阻点焊研究现状
        1.2.2 铝/钢异种金属其他焊接方法
    1.3 点焊过程数值模拟研究进展
    1.4 铝/钢界面金属间化合物的研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第二章 铝/钢电阻点焊预压阶段接触行为的数值模拟
    2.1 弹塑性有限元分析
        2.1.1 弹塑性增量理论
        2.1.2 接触问题有限元分析理论
        2.1.3 ANSYS中的接触分析
    2.2 预压阶段有限元模型的建立
        2.2.1 建模的假设条件
        2.2.2 几何模型及有限元网格划分
        2.2.3 边界条件与加载
        2.2.4 材料力学性能
        2.2.5 求解分析
    2.3 铝合金/低碳钢点焊预压接触分析结果与讨论
    2.4 电极力对铝合金/低碳钢点焊预压接触行为的影响
    2.5 本章小结
第三章 铝/钢电阻点焊熔核形成过程的数值模拟
    3.1 电阻点焊热过程的基本控制方程
    3.2 铝/钢电阻点焊过程有限元模型的建立
        3.2.1 建模的假设条件
        3.2.2 模型网格划分及边界条件
        3.2.3 材料的热物理性能
        3.2.4 接触属性的参数化处理
        3.2.5 力、热、电耦合行为的数值计算流程
    3.3 电阻点焊过程结果分析与讨论
        3.3.1 模型验证
        3.3.2 电场分析
        3.3.3 温度场分析
        3.3.4 结构场分析
    3.4 本章小结
第四章 电阻点焊中铝/钢界面金属间化合物预测
    4.1 电阻点焊中铝、钢金属间化合物厚度预测原理
    4.2 电阻点焊中铝/钢金属间化合物预测分析
        4.2.1 预测公式
        4.2.2 预测结果与实验验证
    4.3 本章小结
第五章 结论
参考文献
附录1材料本体电阻产热代码
附录2接触电阻产热代码
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文



本文编号：3804134