激光透射焊接PA66數(shù)值模擬與實驗研究.pdf

1、激光透射焊接是一種新興的塑料連接方式，以其焊接精度高、焊縫質(zhì)量好、便于控制、對工件破壞小等優(yōu)點，在生物醫(yī)學、微器件制造、汽車零部件、產(chǎn)品包裝等領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，已成為國際上的研究熱點。迄今為止，激光透射焊接在實驗工藝方面的研究已經(jīng)相對完善，相比之下，數(shù)值模擬方面的研究還有許多方面有待深入和完善。
　　本文以汽車行業(yè)廣泛使用的PA66為研究對象，基于體熱源建立了考慮界面接觸狀態(tài)的激光透射焊接溫度場模型，通過模擬與實驗相結(jié)合的

2、手段探究了界面接觸狀態(tài)對焊接結(jié)果的影響;隨后又針對PA66焊后拉伸測試建立了拉伸有限元模型，分析了拉伸測試過程中拉伸件的受力變形情況。
　　在探究界面接觸狀態(tài)對焊接結(jié)果的影響方面:首先，基于比爾-朗伯定律構(gòu)建了與下層PA66相匹配的體熱源并將熱接觸傳導引入到溫度場模型之中，使用ANSYS中的APDL語言編程建立了可以反映界面接觸狀態(tài)影響的接觸傳導模型;接著，采用接觸傳導模型對無間隙下的激光透射焊接溫度場進行了模擬，將模擬結(jié)果與實驗

3、結(jié)果進行了對比，發(fā)現(xiàn)接觸傳導模型不僅可以得到與實際結(jié)果更加吻合的熱影響區(qū)形貌，而且能同時對上、下層熱影響區(qū)深度和寬度作出準確預(yù)測;隨后，進一步采用接觸傳導模型對間隙存在下的溫度場進行了模擬并與實驗結(jié)果進行了對比，發(fā)現(xiàn)接觸傳導模型也能對間隙存在時的溫度場及焊縫形貌變化作出合理的預(yù)測和解釋;最后，進一步研究了界面接觸狀態(tài)對最大拉伸載荷的影響，發(fā)現(xiàn)焊縫寬度的減小和上下材料在焊縫處的融合程度的減弱，是間隙存在時拉伸件最大拉伸載荷減小的原因。

4、r>　　在拉伸模擬方面:首先，針對PA66的焊后拉伸測試過程建立了三維靜力學模型，模擬得到了拉伸試樣的載荷-位移曲線和變形情況;隨后，探究了焊接界面處的剪切應(yīng)力及Von Mises應(yīng)力分布規(guī)律，并對拉伸件的起始失效位置及失效路經(jīng)進行了預(yù)測。研究結(jié)果表明，拉伸模型可以良好的預(yù)測拉伸過程中拉伸件的彎曲變形，模擬得到的載荷-位移曲線也與實驗結(jié)果具有良好的一致性;模擬還發(fā)現(xiàn)，拉伸過程中界面處的剪切應(yīng)力和Von Mises應(yīng)力具有相似的分布規(guī)律: