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．

关于微观三耦合分析，通过使用微观触点变形，当前和热耦合有限元分析代码与简单的理论解决方案进行比较，目前和热耦合有限元分析代码验证了分析法规的有效性，目的是验证了分析代码。但是，由于从包括实验规则的理论解决方案中可以看出差异，这些解决方案通常用于电阻点焊接分析中，因此我们检查了理论模型的差异和有效性，包括这种分析方法，理论模型和实验规则。关于中尺度的三耦合分析，基于用于电阻点焊接分析的有限元方法的轴对称电流分析代码和轴对称热传导分析法规，已扩展到三维分析代码，此外，3D电流导导导出的有限元元件分析代码结合了这些分析代码。此外，一般分析代码MSC。 MARC已被扩展以允许接触变形分析考虑到该分析法规获得的温度分布和变化。 Furthermore, we conducted contact deformation analysis taking into account the temperature distribution and changes during welding, obtained from the 3D current-heat conduction coupled finite element analysis of resistance spot welding, and showed that the plate width is narrow or the contact area and contact pressure become three-dimensional when welding the steel sheet ends, and that this contact area and contact pressure affect the current path, heat conduction path, contact electrical resistance, and contact thermal resistance, so it may影响键强度。此外，我们进行了3D电流和热导导有的有限元元件分析，对电阻点焊接进行了有限元分析，并确认，当板宽度狭窄时，电流的分布和温度分布是三维的，但在电流分布中尤其明显，并且当前的分布会影响焦点的热量分布，并且温度分布以及固体构成的大小和固体效果可能会影响熔融区域的大小和相互效果的效果。