種々のスポット溶接継手における初期隙間が溶接性に及ぼす影響に関する力学的検討

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63550550
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 村川 英一 大阪大学, 溶接工学研究所, 助教授 (60166270)
• Keywords: スポット溶接 / 加圧変形 / 接触問題 / 有限要素法 / 接触面積 / 加圧力 / 臨界曲線 / 限界隙間

Research Abstract

当初計画に従い下記の成果を得た。
1.加圧変形時における電極ー板間および板ー板間の局所的接触状態を解析することができる軸対称弾塑性大変形解析プログラムを開発した。
2.大変形問題および接触問題について上記の解析プログラムの精度を解析解との比較により検証した。
3.理論解析の結果を実験結果と比較し、その妥当性を検証した。
4.軸対称隙間付きモデルを対象として、部材の板厚、直径、降伏応力および初期隙間の大きさを変化させてシリ-ズ計算を行い、次の結論を得た。
(1)加圧力は接触圧力と板の支持反力の和と釣り合うが、接触圧力と接触面積の関係に注目すると、初期すきまがある臨界値以上の場合、接触圧力ー接触面積曲線はほとんど一つの曲線(臨界曲線)に重る。
(2)板厚tが一定の場合、降伏応力σrが異っても接触荷重をσrt^2で無次元化すると、上述の臨界曲線はほとんど一致する。
(3)一方、臨界点に対応した臨界加圧力の無次元値P^*_ee=Pc/σrt^2はパラメ-タ-μ=(σ_Y/E)(W/t)^2とほぼ直線関係を有する。
(4)したがって、(1)の臨界曲線および(3)のP^*_e-μ曲線があらかじめ分っていれば、任意の降伏応力σ_Y、直径(幅)W、初期隙間Cを有する継手の加圧時における接触面積の予測が可能となる。
(5)溶接性の立場から、限界接触面積が与えられると、上述の結果を用いて、許容限界隙間を定めることができる。
(6)詳細な接触状態に注目すると、加圧の中間段階では、リング状の接触状態が認められた。
5.与えらえた接触状態に対して電流密度および温度分布を有限要素法により解析するための定式化を行った。

Research Products

• [Publications] Hidekazu Murakawa: "Mechanical Study on the Effect of the Initial Gap upon the Weldability of Spot Weld Joint" Transactions of JWRI. Vol.18 No.1. 51-58 (1989)
• [Publications] 村川英一: "スポット溶接継手における初期隙間が溶接性に及ぼす影響の力学的検討ースクイ-ズ時における加圧力と電極変位ー" 溶接学会論文集. 8巻1号. 78-84 (1990)
• [Publications] Hidekazu Murakawa: "Mechanical Study on the Effect of Initial Gap upon the Weldability of Spot Weld JointーPrediction of Contact Area in Squeezing Processー" Transaction of JWRI. Vol.19 No.1. (1990)