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初期隙間を有するスポット溶接継手の溶接過程は次の様に分けられる。
1)初期隙間が閉る(初期接触)まで
2)初期接触以後における加圧力の上昇とともに接触面積が増加する過程
3)加圧力を保持した状態で、通電加熱し溶接を行なう
4)加圧力を保持した状態で、冷却凝固
5)加圧力の開放
本研究では、上記の第1)および第2)段階における加圧変形を詳細に解析するための有限要素法のプログラムを開発した。さらに、このプログラムを用いて、加圧変形および接触状態に及ぼす初期隙間量、継手の寸法、材料の降伏応力の影響を検討し以下の結論を得た。
1)加圧変形においては塑性変形と大たわみの影響が無視できない。
2)初期接触までの加圧時の変形には相似則が成立し、ひとつの曲線と、パラメ-タμおよび継手形状を反映する係数αにより現象が整理できる。さらにこれに基づき、任意なスポット溶接継手に対して、初期隙間を閉るに要する加圧力を推定する方法を示した。
3)初期接触後の板間の接触状態の変化に注目すると、初期隙間がある臨界値を超えると、接触力と接触面積の関係がほとんど一致することが明らかとなった。また臨界値についてもパラメ-タ-μを用いて推定できることを示した。さらに、これらの事実に基づき、初期隙間を有するスポット溶接継手における接触状態おにび許容し得る限界隙間を予測する方法を提案した。
一方、第3段階以降の現象の解析のために、軸対称熱弾塑性解析プログラムを開発し、発熱量を電流密度の解析から計算するための定式化を行った。
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