Cu/Al线缆超声焊接热-力耦合仿真研究

《Scientific Reports》：Ultrasonic welding of Cu/Al cables: a study on the finite element model and characteristics of the gaps

　　

摘要

利用Abaqus软件建立了Cu/Al线缆超声焊接的热-力耦合模型。在有限元模型中评估了超声软化与热软化对Cu/Al线缆屈服强度的影响。通过在焊接界面处引入等效于摩擦生热的热流以及塑性变形产生的热量，建立了一个高效且准确的Cu/Al线缆超声焊接热-力耦合模型。通过焊接接头的温度测量和形貌分析验证了模型的准确性。仿真结果表明，铝线边缘处的应力集中导致有效承载面积减小，这是接头性能退化的主要原因。此外，接头间隙分析结果表明，当间隙体积约为2.36 mm³时，接头质量最优，拉伸强度达到398.6 N（300 J）。