【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及复合材料仿真，尤其涉及一种电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法。
技术介绍
1、铆钉类电接触材料广泛应用于开关、继电器、接触器、小型断路器等领域。目前，各类功率电器均正在向轻量化、整体化和一体化方向发展，但由于技术上的限制，很难实现新结构的完全一体化，因此需要采用多种连接方式来实现结构件之间的连接。
2、此时，结构件之间常用的连接方式有焊接、螺接和铆接等，但铆钉在铆接过程中出现的诸多问题，如铆接后铆钉与簧片间存在铆接缝隙、铆接后开裂等问题，直接影响了铆钉铆接后的质量，但是传统分析方法已经无法模拟及解决复合铆钉及簧片在铆接成型过程中的复杂变形情况。因此，新的铆接方式的出现更能为铆钉铆接出现的诸多问题提出其他的解决方式。
3、随着技术发展，搅拌摩擦焊是英国焊接研究所专利技术的一种新型的固态连接方法，可以用于镁、钛、铜、钢等其他金属以及不同金属之间的焊接，也是一种公认的最具发展潜力和应用前景的先进连接方法，已经在航空、航天、铁路机车、造船和汽车等工业制造领域得到了广泛的工程应用。该方法只需达到被焊材料的塑化温度，焊缝处材料能够被搅动即可。因此从能量角度来讲，搅拌摩擦焊需要更少的能量输入，节约能源，更少的能量输入即意味着整体材料的变形较小，其内部应力也就小了很多，在大多数情况下，搅拌摩擦的焊缝可以直接被运用到结构中去，而不需要太多的后处理工艺，能够避免材料氧化、气孔等常见的焊接缺陷。
4、该方法中较为成熟的焊缝焊接方式，对铆钉铆接缝隙的解决有较大借鉴意义。基于近年来对搅拌摩擦焊接过程、温
技术实现思路
1、本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，能够实现全新的铆钉铆接受力分析方式，精准模拟铆钉铆接成型过程中的受力情况。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，所述方法包括以下步骤：
3、建模工序：建立包括上模具、下模具、铆钉、固定筒及铆接簧片的铆钉模拟仿真几何模型，并对所述铆钉模拟仿真几何模型中的上模具及下模具进行装配；
4、转换工序：将配合好的铆钉模拟仿真几何模型进行格式转换；
5、预热仿真工序：在格式转换后的铆钉模拟仿真几何模型中，设置仿真工艺属性为铆接，将仿真类型设置为二维或三维模型，并引入超声波高频振动实现对所述铆钉预热升至一定温度后进行仿真，以得到预热后的仿真结果；
6、旋转摩擦铆焊仿真工序：在格式转换后的铆钉模拟仿真几何模型中，设置仿真工艺属性为焊接，方式为摩擦点焊，并将所述预热后的仿真结果引入之后，进行边界条件约束及摩擦焊接参数设置，且进一步根据所述铆钉和所述铆接簧片之间的连接工艺，对所述铆钉及所述铆接簧片网格划分后进行搅拌摩擦铆接有限元分析，以得到铆钉铆接后铆接缝隙的应力应变分析数据、铆钉及铆接簧片的应力应变分析数据、铆钉热电效应随时间传递的热量分析数据，以及模具冲程及受力分析数据。
7、其中，所述铆钉模拟仿真几何模型中的上模具及下模具通过solidworks中的工具为同轴心或重合进行装配。
8、其中，所述引入的超声波的振动频率为10-30khz、振幅为3-30μm、静压力为0.2-0.5mp a，时间为1-3s。
9、其中，所述边界条件约束设置包括模具与模具之间面-面接触约束、模具与铆钉之间面-面接触约束、铆钉与簧片之间面-面接触约束以及模具与簧片之间面-面接触约束。
10、其中，所述摩擦焊接参数设置包括：
11、设置在摩擦焊接过程中上模具充当上电极及下模具充当下电极，以及设置上模具在铆焊过程中5°/s的旋转速度及-z轴方向上2mm/s的下压速度；
12、设置加热方式为电阻加热，以及设置摩擦电流功率的温度为700℃～900℃之间；
13、设置以铆钉中心轴为旋转中心及对称轴，对称角度为0-90°，弹簧方向-z轴方向，铆钉微观内部半径为0.01-0.1μm，外部半径为1-5mm，材料相对密度为9.0-10g/cm3，加热方式为感应加热，感应加热频率所产生的温度低于所述铆钉的本身熔点。
14、其中，所述搅拌摩擦铆接有限元分析的对象包括整体铆钉、双复合或多复合铆钉；其中，所述整体铆钉、双复合或多复合铆钉的制作材料为ag-cu、agsno2-cu、agni-cu、agcdo-cu、agsno2、agni及agcdo之其中一种或多种组合。
15、其中，所述铆钉和所述铆接簧片之间的连接工艺为旋转摩擦铆焊工艺。
16、其中，所述铆钉及所述铆接簧片划分后的网格边缘为1.0-1.5mm，网格类型为四面体或六面体。
17、实施本专利技术实施例，具有如下有益效果：
18、1、本专利技术中利用超声波高频振动实现对铆钉预热，同时控制和细化铆钉冷却过程中的组织变化，该方法高效便捷，可避免对环境和金属材料的污染，是获得优良组织和性能的有效方法，是挖掘技术材料潜能的重要的途径之一；
19、2、本专利技术采用动力学法，建立铆钉旋转摩擦铆焊过程的热－力学耦合有限元分析模型，利用旋转摩擦铆接过程中产生的热电效应，使铆钉与簧片接触时产生温度差，进而产生电势差原理，将热能转化为电能，使铆钉与簧片铆接界面迅速升温熔化，此效应可将铆接过程中产生的铆接缝隙完全填充，完美解决了铆接过程中常见的铆接缝隙问题，且对连接界面要求较低；
20、3、本专利技术可通过软件建模来自由切换铆接模具参数，以实现铆钉精准、快速成型，可大量节省人力、物力及试错成本，且模拟结果精准可靠；
21、4、本专利技术提供了一种新的电接触材料铆接方式，可为后续铆钉铆接问题的解决提供一定的参考。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，其特征在于，所述铆钉模拟仿真几何模型中的上模具及下模具通过Solidworks中的工具为同轴心或重合进行装配。
3.如权利要求1所述的电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，其特征在于，所述引入的超声波的振动频率为10-30KHZ、振幅为3-30μm、静压力为0.2-0.5MPa，时间为1-3s。
4.如权利要求1所述的电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，其特征在于，所述边界条件约束设置包括模具与模具之间面-面接触约束、模具与铆钉之间面-面接触约束、铆钉与簧片之间面-面接触约束以及模具与簧片之间面-面接触约束。
5.如权利要求1所述的电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，其特征在于，所述摩擦焊接参数设置包括：
6.如权利要求1所述的电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，其特征在于，所述搅拌摩擦铆接有限元分析的对象包括整体铆钉、双复合或多复合铆钉；其中，所述整体铆钉、双复合或多复合铆
7.如权利要求1所述的电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，其特征在于，所述铆钉和所述铆接簧片之间的连接工艺为旋转摩擦铆焊工艺。
8.如权利要求1所述的电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，其特征在于，所述铆钉及所述铆接簧片划分后的网格边缘为1.0-1.5mm，网格类型为四面体或六面体。
...【技术特征摘要】
1.一种电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，其特征在于，所述铆钉模拟仿真几何模型中的上模具及下模具通过solidworks中的工具为同轴心或重合进行装配。
3.如权利要求1所述的电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，其特征在于，所述引入的超声波的振动频率为10-30khz、振幅为3-30μm、静压力为0.2-0.5mpa，时间为1-3s。
4.如权利要求1所述的电接触材料旋转摩擦铆焊有限元模拟方法，其特征在于，所述边界条件约束设置包括模具与模具之间面-面接触约束、模具与铆钉之间面-面接触约束、铆钉与簧片之间面-面接触约束以及模具与簧片之间面-面接触约束。
5.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：游义博，颜小芳，李杰，陈杨方，杨光，马四平，刘映飞，林万焕，
申请(专利权)人：浙江福达合金材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。