AZ31镁合金逆变点焊熔核形成过程数值模拟

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1、声明尸明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。作者签名：4堑塑堕日期：兰!丝堑：Z关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原科技大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件、复印件与电子版；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文：③学校可允许学位论文被查阅或借阅

2、；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。作者签名：侄杈％日期：导师签名：j丕兰垒圭垒J期三2查—金孚一中文摘要中文摘要随着汽车制造业的快速发展，节能减排己成为汽车工业中的一个重要课题，因此镁合金在汽车制造业中有着广阔的应用前景。电阻点焊是汽车制造过程中最常用的焊接方法之一，因此对镁合金逆变点焊的熔核形成过程进行数值模拟，将有益于制定合理的点焊工艺参数、提高点焊质量，同时也对推动镁合金在汽车工业中的广泛应用具有重要意义。本文根据弹塑性理论和接触理论，针对点

3、焊接头的几何特点和点焊过程的加热特点建立了分析镁合金逆变点焊预压接触阶段应力场的轴对称有限元模型，模拟了预压阶段的接触行为，确定了接触面上的初始导电区域，并给出了接触面上接触压力的分布状态，同时也分析了各种因素对接触压力的影响。测试了镁合金逆变点焊过程中的接触电阻，并分析了接触压力以及工件表面状态对接触电阻的影响。在预压接触分析的基础上，建立了描述镁合金逆变点焊熔核形成过程力、热、电耦合行为的轴对称有限元模型。在模型中考虑了材料性能随温度变化的情况，也考虑了接触电阻、相变潜热以及冷却水散热和表面空气散热等因素的作用，分析了镁合金逆变点焊过

4、程中接触区域的变化以及接触面上接触压力、电流密度、温度等因素的分布，并在此基础上分析了熔核尺寸的变化过程。在与数值模拟相同的试验条件下对AZ31镁合金进行了逆变点焊试验，测量了点焊熔核的偏移量，并将测量结果与数值模拟的结果进行了对比。结果表明：在本数值模拟条件下，电极与工件间接触面半径等于电极端面半径，工件间接触面半径接近6．0mm；接触电阻随电极压力的增大而减小；点焊过程中接触压力、温度和电流密度都是动态变化的，接触压力较大的位置其电流密度较大，温度也较高，预压接触压力的峰值点为熔核的初始形成位置；逆变点焊机输出电流为直流，温度场表现为

5、不断扩张的特点；熔核沿径向扩展的速度大于其沿轴向扩展的速度，并且在初始熔核刚形成时，其径向尺寸就已经接近实际熔核的尺寸；当焊接电流大于19KA时，试验测得的熔核偏移量与数值模拟结果基本一致。关键词：AZ31镁合金；逆变点焊；熔核；数值模拟AZ3l镁合金逆变点焊熔核形成过科数值模拟ABSTRACTAlongwiththerapiddevelopmentofautomobileindustry,magnesiumalloyhasavastpotentialforapplication，becauseenergysavingandemissio

6、nreductionhasbecomeanimportantsubject．Becauseofresistancespotweldingisoneofthemostcommonlyusedweldingmethodsintheprocessofautomobilemanufacturing，thenumericalsimulationintheformationofmoltencoreofresistancespotweldingwillbebeneficialtodecidethepropertechnologicalparameter

7、s，improvequalityofspotwelding，andtopromotethewideruseofmagnesiumalloyinautomobileindustry．Accordingtotheelasto—plastictheoryandthecontacttheory,consideringthegeometricalcharacteristicsandheatingcharacteristicinweldingprocess，axisymmetricfiniteelementmodelofstressfieldinpr

8、eloadingcontactstageaboutmagnesiumalloysspotweldinginverterisestablished．Itsimulatedthecontactbe