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

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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．