低碳钢球形电极电阻点焊过程的数值模拟及能量分析研究

摘要

低碳钢球形电极电阻点焊是工业领域中应用最为广泛的电阻焊工艺,但由于点焊过程的复杂性,很难通过试验的方法来对其过程机理进行研究.该文采用数值模拟方法对低碳钢球形电极电阻点焊过程机理进行了研究,分析了点焊过程中的力、热、电行为;通过对点焊过程的能量分析,揭示了低碳钢球形电极电阻点焊过程中各区域的产热规律和能量分布规律.预压阶段给定了点焊过程的初始条件,对点焊过程有较大影响.该文首先建立了低碳钢球形电极点焊预压接触分析的有限元模型,对预压接触行为进行了数值分析,讨论了预压接触行为的主要影响因素与规律.建立了低碳钢球形电极电阻点焊过程的力、热、电耦合分析有限元模型,实现了对点焊过程力、热、电行为的耦合分析.在点焊过程数值模拟的基础上,对点焊过程进行了能量分析.通过产热分析,揭示了低碳钢球形电极点焊过程中接触电阻和本体电阻产热的定量规律及其数量关系.通过能量分布分析,揭示了电极区域、工件区域和熔核区的能量分布的定量规律及其数量关系.从理论上分析了低碳钢球形电极点焊过程中的能量问题.

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第一章绪论

1.1选题的背景与意义

1.2点焊过程数值模拟的研究进展

1.3本论文的研究目的与内容

第二章低碳钢球形电极点焊预压接触分析

2.1弹塑性接触有限元分析概述

2.2低碳钢球形电极点焊预压接触分析的有限元模型

2.3点焊预压接触分析结果

2.4预压接触行为的影响因素及规律

2.5预压接触分析结果的验证

2.6本章小结

第三章低碳钢球形电极点焊过程的有限元模拟

3.1电阻点焊过程的描述与简化

3.2点焊过程中的接触电阻

3.3低碳钢球形电极电阻点焊过程有限元模型的建立

3.4低碳钢点焊过程力、热、电行为的数值计算过程

3.5低碳钢球形电极点焊过程的有限元计算结果

3.5.1力学行为分析

3.5.2电场分析

3.5.3温度场分析

3.6数值计算结果的验证

3.7本章小结

第四章低碳钢球形电极电阻点焊过程的能量分析

4.1低碳钢球形电极电阻点焊过程中的产热分析

4.2低碳钢球形电极电阻点焊过程中的能量分布

4.3本章小结

第五章结论

参考文献

作者攻读硕士期间发表的学术论文

致谢