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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K11921/
• 关键词: 抵抗スポット溶接; シームレス3次元3連成有限要素解析; トリプルスケール; 接合強度; 全体の強度; シームレス3連成有限要素解析

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 together as parsing に つ い て は, こ れ ま で に open 発 し た electrical contact 気 resistance parsing の た め の ミ ク ロ ス ケ ー ル contact - form, current, heat associated with finite element analytic コ ー ド に よ る analytical results と 単 pure shape か つ be 験 criterion を contain ま な い theoretical solution と の is line を う こ と に よ り parsing コ ー ド の justice を 検 card し た. し か し, resist ス ポ ッ ト dissolves parsing で く use more い ら れ て い る be 験 criterion を contain む theoretical solution と は differences が see ら れ る た め, this analysis method, theoretical モ デ ル, be 験 を contain む theory モ デ ル の differences や justice に つ い て beg し 検 た. メ ソ ス ケ ー ル 3 together as parsing に つ い て は, こ れ ま で に resistance ス ポ ッ ト dissolves parsing out using に 発 し た finite elements method に base づ く shaft said seaborne の current analytical コ ー ド と says の seaborne thermal 伝 axial guide parsing コ ー ド の い ず れ も 3 dimensional analytic コ ー ド に company, zhang し, さ ら に, こ れ ら の parsing コ ー ド を group み close わ せ た 3 yuan, current hot 伝 guide, are associated with finite element analytic コ ー ド を open 発 し た. ま た, こ の parsing コ ー ド か ら have ら れ る temperature distribution, - the を contact - form analytical が consider で き る よ う に universal analytic コ ー ド MSC. Marc を company Zhang Zi し た. さ ら に, resist ス ポ ッ ト dissolves の 3 yuan, current hot 伝 guide into finite element analytic か ら have ら れ る dissolves, の temperature variations, change を consider し た contact line - shape analytic を い, plate が narrow い, も し く は, steel coin side の dissolves when に は contact domain お よ び contact 圧 が 3rd dimensional に な る こ と, さ ら に, こ の contact domain お よ び contact pressure は 経 road, current hot 伝 guide 経 road, electrical contact 気 resistance, thermal contact resistance に influence を あ た え る た め joint strength に も influence を あ た え る possibility が あ る こ と を shown し た. ま た, resist ス ポ ッ ト dissolves の 3 yuan, current hot 伝 guide into finite element analytic を い, い ず れ も plate picture が narrow い と き に three yuan な current distribution, temperature distribution に な る こ と を confirm し た が, と く に current distribution で は 顕 the 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, melt solidification, domain の big き さ や shape に を あ た え る た め joint strength に も influence を あ た え る possibility が あ る こ と を shown し た.

项目成果

誘導加熱による炭素繊維複合材成形のための電磁場・熱伝導連成解析

感应加热碳纤维复合材料成型的电磁场/热传导耦合分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 二保 知也;金城 喜己;石原 大輔;二保 知也，中村 俊太，石原 大輔，堀江 知義，神原 信幸，志谷 徹
• 通讯作者: 二保 知也，中村 俊太，石原 大輔，堀江 知義，神原 信幸，志谷 徹

ミクロスケール接触変形・電流連成解析による接触電気抵抗特性の基礎的検討

使用微尺度接触变形/电流耦合分析进行接触电阻特性的基础研究

• 发表时间: 2022
• 作者: A. Kazama;R. Sakata;A. Takahashi;坂田陸，高橋昭如;粕谷太地，高橋昭如;粕谷太地，高橋昭如;NIHO Tomoya;二保知也，石原大輔
• 通讯作者: 二保知也，石原大輔

Nonlinear Transient Contact Deformation-Electric Current-Thermal Conduction Triply Coupled Finite Element Analysis for Resistance Spot Welding

电阻点焊非线性瞬态接触变形-电流-热传导三重耦合有限元分析

• DOI: 10.2207/jjws.90.177
• 发表时间: 2021
• 期刊: JOURNAL OF THE JAPAN WELDING SOCIETY
• 作者: A. Kazama;R. Sakata;A. Takahashi;坂田陸，高橋昭如;粕谷太地，高橋昭如;粕谷太地，高橋昭如;NIHO Tomoya
• 通讯作者: NIHO Tomoya

抵抗スポット溶接における引張せん断強度の接触変形・電流・熱伝導3連成解析

电阻点焊接触变形、电流、拉伸剪切强度热传导三耦合分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 二保 知也;金城 喜己;石原 大輔
• 通讯作者: 石原 大輔