5.定义相互接触
1)本例中的相互接触关系包括上/下电极-工件接触(2对)和工件-工件接触(1对)，因此共需要建立3对接触关系。
2)首先定义接触属性，本例应包括两类接触属性，分别为电极-工件接触属性和工件-工件接触属性。
在 Module 下拉列表中选择 Interaction选项，进入Interaction 模块，在工具栏中单击口按钮定义接触属性。在打开的Create Interaction 对话框中，将第一个接触属性命名为 Elec-Plate,接触类别选择 Contact(接触),然后单击 Continue 按钮。在随后打开的 Edit ContactProperty(编辑接触属性)对话框中分别设定 Mechanical(力学)接触属性、Thermal(热)接触属性及Electrical(电)接触属性。
参照图 6-4，力学接触属性主要设定两面之间的切向行为与法向行为。在切向行为中可以采用罚函数法设定滑动摩擦系数为0.2;在法向行为中应设定为两接触面之间不可相互侵入。
热接触属性包括界面间导热及界面产热两大方面。界面间导热主要设定两面之间的传热系数与两面间隙之间的关系，默认以一个表的形式输入，设定中需勾选温度相关性，相关数据见表 6-4。
表 6-4 界面间传热相关数据
界面产热主要设定过程中有多少摩擦能或电能转变为热能，以及有多少热能会传给从面，此处需要输入一个比例系数。在本例中分别设为1.0和0.5，即在此接触面有100%的能量转化为热能，产生的热能中有50%会传给从面。
点焊接触还包括电接触属性，这样电流才能从电极流向工件，并产生焦耳热界面接触电阻率见表 6-5。注意，Abaqus 软件中要求给出的是界面接触电导率，即接触电阻率的倒数。
表 6-5 界面接触电阻率
设定完成的接触属性如图 6-9所示
3) 定义接触对。本例中共有3个接触对需要定义，分别为上电极与上平板、上平板与下平板及下平板与下电极。具体操作如下。
在工具箱中单击口按钮，在打开的CreateInteraction对话框中选择Surface-surface contact(面-面接触)，然后根据提示选择接触对中的主面与从面。一般地在接触关系中，把较硬的面适合作为主面，因此在电极与工件接触对中，应选择电极材料作为主面。在弹出的接触对选项中，选择Small sliding(小滑移)作为滑移方式，并选择相应的接触属性，最后单击OK按钮完成设置。
4)散热边界设定。在工具箱中单击已按钮，在打开的CreateInteraction 对话框中选择 Surface film condition(表面膜条件)，并选择 Step-2 即焊接步为开始步,如图 6-10 所示。然后单击 Continue 按钮，打开 Edit Interaction 对话框，选取上下电极内部表面作为散热面，指定膜系数为3.8mW(mmK)，并设热沉即冷却水温度为 283K，如图 6-11所示，最后单击OK按钮完成设置。
图6-10水冷条件设置
6.定义载荷与边界条件
1)在 Module 下拉列表中选择 Load 选项，进入Load 模块，施加载荷和边界条件。
2)在工具箱中单击一按钮创建边界条件。本例中有两类边界条件:力学边界条件和电势边界条件。力学边界条件包括下电极底面的全约束(ENCASTRE)和对称面上的对称约束(分别为XSYMM,x轴对称约束与ZSYMM，z轴对称约束);电势边界条件为下电极底面的电势要约束为0，这样电流载荷才会从上电极流经工件，再流过下电极。
图6-11散热条件设置
3)在工具箱中单击山按钮创建载荷。同样，本例中有力学载荷与电载荷。力学载荷为上电极表面施加的电极压力，其作用时间应从预压分析步开始到移除步结束，预压力大小计算如下。
电载荷为上电极表面施加的电流密度，其作用时间应从通电焊接步开始，到保持步结束。
7.划分网格
1)在 Module 下拉列表中选择Mesh选项，进入Mesh 模块，进行网格划分。为了保证计算精度，采用渐进式的划分方法，在接触面附近及变化较剧烈的区域单元尺寸较小(为 0.mm 左右)，而在温度、应力变化较小的地方采用较大的网格划分。
2)在本例中，应选择三维热-力-电耦合单元O3D8R和O3D6，划分好网格的模型如图 6-12 所示。
图6-12 型网格划分图
8.建立任务并提交计算
1)在 Module 下拉列表中选择 Job 选项，进入 Job 模块，在菜单栏中选择 Job→Create 命令，打开 Create Job 对话框，将其命名为 Spotwelding,然后单击 Continue按钮，打开 Edit Job 对话框，保持所有默认设置。
2) 在菜单栏中选择Job→Manager命令，打开JobManager 对话框，单击Write input 按钮可输出.inp 文件，单击 Submit 按钮可提交任务开始计算，单击Monitor 按钮可观察分析的进程。
3) 分析结束后，单击Results按钮，对结果进行可视化。
9.可视化结果
在计算完成后，会在工作目录中产生一个Spotwelding.odb 文件，即为结果文件。可在 Abaqus/CAE 中打开该文件，方法如下。
1)在工具栏中单击”按钮，显示结构变形结果。
2)在菜单栏中选择 Plot-Contours 命令，显示云图，通过菜单栏中的 Result→
Field Output命令，选择NT11(即节点温度)可以显示温度分布。单击工具栏中的…""叫按钮，可以显示不同时刻的温度场结果，典型温度场结果如图6-13所示。
图6-13点焊过程中的温度场
可见，工作接触面间的温度最高，达到了材料的熔点，冷却后形成熔核。而电极及工件非接触部分则具有较低的温度。通过输出不同变量，还可观测应力、应变、电流密度的分布情况云图。焊接完成后的应力分布云图与变形分布云图如图 6-14 和图 6-15 所示。
（内容、图片来源：《焊接过程数值模拟》一书，侵删）
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