基于ansys铝合金ly16电阻点焊数值模拟

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1、NumericalsimulationforaluminumalloyLY16resistancespotweldingbasedonAnsyssoftwareADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMaterialsProcessEngineeringByGuhailunUndertheSupervisionofProfHudeanSchoolofAviationandManufacturingEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJune,2012南昌航空大学

2、硕士学位论文摘要摘要铝合金LY16在硬度、屈服强度、断后伸长率等方面表现出良好的综合性能，因此被广泛应用于现代空中客车、高速列车、轻型汽车和轿车。电阻点焊是铝合金LY16薄板的主要连接方式，但是铝合金LY16点焊焊接性差，点焊机理复杂，要获得适合的点焊工艺参数及电极形式必须投入大量的试验、时间和较高成本。本文采用数值模拟方法和对应的试验来研究铝合金LY16的点焊的形核过程，为获得合适的工艺参数和电极形式提供理论基础。首先，建立了以弹塑性力学为基础的铝合金LY16点焊的预压模型，通过观察模拟的等效应力云图得出点焊预压状态下应力应变分布，分析得出相对应的导电接触区域，从而为进一步

3、的热电分析提供了理论基础；同时研究了不同电极压力下的预压模拟结果，对比电极与工件、工件与工件之间的应力曲线变化图可知：当电极压力为4KN时所获得的模拟效果较好。其次，建立锥台形电极下铝合金LY16热电力耦合的模型，同时计算在不同焊接时间、焊接电流情况下的模拟结果，通过对比得到适合铝合金LY16的点焊工艺参数为焊接电流32.9KA、电极压力4KN、焊接时间4个周波。同时分析另外一种圆弧过渡电极形式模拟的结果，对比两者的温度场云图和熔核大小，在不考虑焊点表面质量、焊透率和接触状态的情况下，分析得出两者之中锥台形电极形式更适合铝合金LY16点焊，这也为延长电极寿命提供依据。最后，采

4、用与模拟等同的点焊工艺参数条件进行实物焊接验证，即分别在不同焊接时间、焊接电流、电极压力的条件下进行点焊；同时，加工出锥台形和圆弧过渡两种电极形式，采用这两种不同电极进行实物点焊，通过测量实物的焊点表面质量、焊透率、熔核大小及拉伸强度来判断焊接结果。试验结果与模拟结果对比可知，在熔核直径尺寸、焊点表面质量、焊透率以及接头力学性能吻合良好；锥台形电极下的接头性能要优于圆弧过渡电极，从而进一步验证了模拟结果的可靠性。关键词铝合金LY16，工艺参数，锥台形电极，圆弧过渡电极，数值模拟I南昌航空大学硕士学位论文AbstractAbstractBecauseofthegoodcompr

5、ehensiveperformanceinyieldstrength,hardnessandpercentageelongationafterfracture,AluminumalloyLY16hasbeenwidelyusedinmodernAirbus,lightvehicles,high-speedtrainsandcars.Resistancespotwelding（RSW）wasthemainconnectionmethodofthinaluminumalloy,buttheweldabilityofaluminumalloyLY16RSWwasbadandthem

6、echanismwascomplex,Itwasnoteasytogettheadaptivetechnologicalparameter,havetospendmuchtime,dolargenumberofexperimentsandspentmuchmoney.InthispaperadoptnumericalsimulationmethodandasmallnumberofexperimentstoresearchedthenucleationprocessofaluminumalloyLY16RSW,toprovidedtheoreticalfoundationsf

7、orpropertechnicalparametersandelectrodeshape.First,ThispaperbuiltthepreloadingmodelforaluminumalloyLY16RSWbasedonElastic-plasticmechanics,thestressandstraindistributionunderpreloadingsituationwereacquiredbyobservingthesimulativeequivalentstresscloudpictu