铝合金/钢异质材料点焊接头应力分布有限元研究摘要：利用有限元法分析了工艺垫片法获得的LY12铝合金/08A1钢电阻点焊接头的工作应力分布，并研究了工艺垫片的保留和去除对LY12铝合金板和08A1钢板的影响。结果表明，保留工艺垫片和去除工艺垫片两种情形下，铝合金/钢点焊接头的工作应力分布情况相似，都在母材与熔核交界的区域出现明显的应力集中现象，熔核区中心应力较小。当LY12铝合金/08A1钢电阻点焊接头去除工艺垫片后，使峰值应力提高了17.4%,降低接头的承载能力。关键词：电阻点焊；工艺垫片法；铝合金/钢接头；应力分布；有限元法Abstract：usingthemethodoffiniteelementmethodtoanalysistheprocessgasketforLY12aluminumalloy/08alsteelresistancespotweldingjointtheworkingstressdistribution,andstudiestheprocessofthegasketretentionandremovalofLY12aluminumalloyplateandtheinfluenceofthe08alsteelplate・Resultsshowthattheretentionprocessgasketandremovewashersinbothcases,aluminum/steel---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---spot—weldedjointworkstressdistributionaresimilar,bothintheparentmetalandweldnuclearborderareasappearobviousstressconcentrationphenomenon,weldingnuclearareacenterstressissmal1.WhentheLY12aluminumalloy/08alsteelresistancespotweldremovalprocessafterthegasket,thepeakstressincreasedby17.4%,reducethebearingcapacityofjoint.Keywords：theresistancespotwelding；Processmethodofgasket；Aluminumalloy/steeljoints；Thestressdistribution；Thefiniteelementmethod中图分类号：TS912+.3文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)随着航空航天、能源、电力、汽车等工业的快速发展，越来越多的结构中使用了异质材料焊接成复合零部件，既可以满足性能要求，又能节约贵重材料［1-3］o特别是铝合金,由于其质量轻、比强度高等特点，越来越多的应用于结构的制造。因此，在结构的焊装中必然涉及到铝合金与钢之间的异质材料连接。但是，由于钢和铝合金的物理性能和热学性能存在差异，使焊接过程出现析热不平衡和熔核偏析的现象，严重影响铝合金/钢电阻点焊接头的性能。通常采用工艺垫片法［1,3］和中间过渡层法［2,4］等工艺来改善铝合金/钢接头的性能。Qiu等［1,3］研究了采用工艺垫片法获得的铝合金/钢电阻点焊接头的强度和钢/铝---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---界面组织。Tran[5]利用三维有限元法研究了焊缝形状和板材厚度对钢/铝点焊接头的影响。本文以LY12铝合金/08A1钢电阻点焊接头为对象，研究铝合金/钢点焊接头的工作应力分布及工艺垫片对其的影响。一、有限元模型的建立试件模型如图1所示，铝合金/钢电阻点焊接头中被焊材料分别为LY12铝合金和08A1钢，单片试件长度L为100mm,宽度为40mm,厚度为1mm,搭接区长度V为40mm,夹持区长度U为27mm。为改善铝合金/钢电阻点焊过程的析热不均匀,获得上下对称的熔核，工艺垫片选择与被焊钢件相同的材料08A1钢，厚度为lmm,长度、宽度尺寸和接头搭接区相同。分析中假设结构连接完好，结合表面无缺陷，不考虑电极压痕等因素的影响。根据电阻点焊常见的熔核形状，通常有扁圆柱形熔核模型、椭球形熔核模型和球台形熔核模型三种，其中球台形熔核的应力分布形态较好[6],在本文的分析和计算中假定熔核为球台形熔核，如图2所示，熔核位于搭接区中心，取直径d为5mm,高度IT为2mm。铝合金/钢电阻点焊熔核中钢侧和铝合金侧的材料有差异，且铝合金/钢界面向铝合金侧弓出[1],分析中假定弓出距离e为0.15mm。焊后去除工艺垫片的计算模型，即沿着工艺垫片下表面，将工艺垫片部分去除，其余保持不变。图1工艺垫片法电阻点焊试件示意图图2球台形熔核示意图---本文来源于网络，仅供参考，勿照抄，如有侵权请联系删除---有限元分析中采用二维八节点单元，其中熔核采用三角形网格，单元尺寸为0.08mm,铝合金板、钢板、工艺垫片的网格划分为5层，均采用四边形网格，其中靠近熔核区域网格进一步细化，熔核...