6.2.1 问题描述
上、下两块不锈钢薄板点焊,上板材料为 SUS301-DLT,尺寸为 40mmx40mmx0.8mm，下板材料为 EN1.4318,尺寸为 40mmx40mmx1.5mm，圆柱形铜合金电极,如图 6-2 所示。
图6-2 不锈钢点焊示意图
整个焊接过程包括预压、通电焊接、断电保持和电极移除4个阶段。下电极下端面将电压约束为零，上电极上端面施加等效电流为 6500A，电极压力为4500kN,下电极下端面的位移约束为零。电极压力载荷及电载荷的加载在不同阶段有所不同如图 6-3 所示。另外,模拟过程中需要考虑电极的水冷,换热系数取 3800W/(m'·K)。
图6-3 点焊工艺加载历程示意图
6.2.2 问题分析
电阻点焊过程是一个典型的热-力-电三物理场耦合问题，可采用热-力-电直接耦合的方式进行分析计算。虽然模型整体上是轴对称模型，但由于Abaqus目前仅支持三维的热-力-电耦合单元，因此，在本例中仍采用三维有限元建模。鉴于模型的对称性，仅建立1/4 模型即可。
点焊问题模拟的难点还在于相互接触关系的设定。电极与工件之间、工件与工件之间都存在着复杂的相互接触关系，既包括力的接触关系，又包括热的接触关系，还包括电的接触关系，因此在设定时需特别注意。Abaqus 软件中相关的接触关系属性如图 6-4 所示。
图6-4 点焊接触关系属性
需要特别注意的是，点焊问题属于多物理场耦合计算，需要激活3个物理场在选择单位体制时，一定要保证所选单位的自治性。另外，要避免物理场间方程产生很高的阶数差异，这样会带来数值病态方程，影响解的精确性。例如，在热力-电三场耦合计算中，选用MPa作为应力单位，可避免上述问题。综合考虑自洽性建议选用mm-t-s单位，详见3.3节。
（内容、图片来源：《焊接过程数值模拟》一书，侵删）
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