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抵抗スポット溶接の3スケール3次元弾塑性接触・電流・熱伝導3連成有限要素解析

电阻点焊的3尺度3维弹塑性接触/电流/热传导耦合有限元分析

基本信息

批准号：
21K11921
负责人：
二保知也
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyushu Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ミクロスケール3連成解析については，これまでに開発した接触電気抵抗解析のためのミクロスケール接触変形・電流・熱連成有限要素解析コードによる解析結果と単純形状かつ実験則を含まない理論解との比較を行うことにより解析コードの妥当性を検証した．しかし，抵抗スポット溶接解析で多く用いられている実験則を含む理論解とは差異が見られるため，本解析方法，理論モデル，実験則を含む理論モデルの差異や妥当性について検討した．メソスケール3連成解析については，これまでに抵抗スポット溶接解析用に開発した有限要素法に基づく軸対称の電流解析コードと軸対称の熱伝導解析コードのいずれも3次元解析コードに拡張し，さらに，これらの解析コードを組み合わせた3次元電流・熱伝導連成有限要素解析コードを開発した．また，この解析コードから得られる温度分布・変化を接触変形解析が考慮できるように汎用解析コード MSC. Marc を拡張子した．さらに，抵抗スポット溶接の3次元電流・熱伝導連成有限要素解析から得られる溶接時の温度分布・変化を考慮した接触変形解析を行い，板幅が狭い，もしくは，鋼鈑端の溶接時には接触域および接触圧が3次元的になること，さらに，この接触域および接触圧力は電流経路，熱伝導経路，接触電気抵抗，接触熱抵抗に影響をあたえるため接合強度にも影響をあたえる可能性があることを示した．また，抵抗スポット溶接の3次元電流・熱伝導連成有限要素解析を行い，いずれも板幅が狭いときに3次元的な電流分布，温度分布になることを確認したが，とくに電流分布では顕著であること，さらに，電流分布はジュール発熱分布に影響をあたえ，また，温度分布は溶融・凝固域の大きさや形状に影響をあたえるため接合強度にも影響をあたえる可能性があることを示した．

ミクロスケール3 consecutive analysis については, これまでに开発した contact Electrical resistance analysis: Contact deformation, current, and thermal connection are limited Element analysis and analysis result and pure shape Theoretical solution and comparative analysis, analysis and validity, and proof of validity.しかし, resistance スポットfusion analysis で多くいられている実験之を contain むTheoretical solution とは difference が见られるため, this analytical method, the theory of モデル, 実験之をincluding the difference of the theory of モデルのappropriateness について検 Discussion of した.メソスケール3 continuous analysis については, これまでにresistance スポットwelding analysisに开発したFinite element method にbased づくaxial symmetrical current analysis コードとaxial symmetrical thermal 伝 induced solution ANALYZE コードのいずれも3D ANALYSIS The three-dimensional electric current and heat conductor are connected into a finite element analysis コードを开発した．また，このanalytical analysisコードからgetられるTemperature distribution・剉化をContact shape analysisがConsiderationできるようにGeneral analysisコード MSC. Marc を拡张子した.さらに, resistance to スポットwelding, the 3-dimensional current and heat conductor are connected into finite element analysis, and the temperature distribution during られる welding is obtained・Considering the contact shape analysis, the plate width is narrow, the plate width is narrow, the steel plate end is welded, the contact area is connected, and the contact area is Contact pressure is the 3-dimensional になること, さらに, このcontact domain および contact pressure force, current path, thermal conduction path, contact electricity気 resistance, contact heat resistance にをあたえるため joint strength にもをあたえる possibility があることを Show した．また, resistance スポットwelding の3-dimensional current and heat conductor connected into finite element analysis を行い, いずれもstencil width が narrow いときに3-dimensional current distribution, temperature distribution したが, and とくにcurrent distribution confirmed であること, さらに, current distribution はジュール発heat distribution にをあたえ, また, temperature distribution はmelting and solidification domainの大きさやShape をあたえるためJoining strength にも Impact をあたえるPossibility があることを Show した.