Al5052-CFRP同轴单边电阻点焊的数值分析

文中提出了一种新型的同轴单边电阻点焊技术用于连接Al5052和碳纤维增强复合材料(CFRP)。基于内部有限元代码JWRIAN-RSW对同轴单边电阻点焊的“电-热-力”耦合过程进行数值建模,预测焊接热循环与温度分布并进行了实验验证。采用十字拉伸实验评价了接头的力学性能,分析了焊接参数对连接强度、失效行为和界面特征的影响。讨论了同轴单边电阻点焊熔化区尺寸的生长过程与机理。结果表明,实验测得的焊接热循环与数值预测结果吻合较好,证明了所开发的数值模型的有效性;焊接接头呈现出两种断裂模式:焊接电流较小时,连接强度较弱,接头沿Al5052-CFRP界面失效,呈现出脆性断裂的特征,最大载荷约为170 N,焊接电流较大时,局部失效发生在CFRP基体,接头呈现出韧性断裂特征,力学性能大幅提升,载荷峰值提升至1335 N。此外,Al5052-CFRP同轴单边电阻点焊的熔化区在冷却阶段初期仍会持续增长。因此,对同轴单边电阻点焊的数值建模必须考虑到冷却阶段,通过峰值温度分布来预测熔化区的尺寸。