随着我国工业化的快速发展,汽车产量的增加,能源消耗和环境污染问题日益突出。在保证安全性能的前提下,实现汽车减重,提高燃油经济性成为应对能源和环境问题的主要对策。高强钢具有强度高、延性及成型性好等特点,符合汽车钢材料选用的要求。电阻点焊具有生产效率高、易于实现自动化等优点,广泛应用于汽车车身的焊接制造。本文针对汽车车身高强钢电阻点焊问题,通过特殊的电极结构型式对点焊熔核进行形态控制,以期对点焊熔核尺寸进行有效控制,提高点焊接头强度,并减小点焊接头的表面变形。本文采用圆形平面电极和中心内嵌陶瓷环形电极对2mm等厚DP600钢进行点焊工艺试验,获得圆形和环形两种熔核形态的点焊接头。利用有限元软件ABAQUS对高强钢点焊过程焊接温度进行数值模拟分析,研究点焊电流、通电时间及电极压力等点焊工艺参数对点焊接头熔核形态及力学性能的影响,对在不同电极型式工艺条件下的点焊接头的力学性能及表面状态进行对比试验研究。在此基础上,本文提出了一种点焊接头拉剪力学性能的有限元预测方法,模拟研究点焊接头的局部本构属性对整体力学行为的影响。研究结果表明,圆形点焊接头由熔核区、热影响区和母材组成,而环形点焊接头热影响区分为内、外两部分。根据温度特点,热影响区又细分为粗晶、细晶、临界和亚临界热影响区,熔核区由板条马氏体组成,粗晶和细晶区由不同大小的块状马氏体组成,临界和亚临界区组织与母材相近,由马氏体和铁素体两相组成。显微硬度测试表明,熔核区硬度最高。拉剪试验表明,失效模式分为界面断裂和拔出断裂两种,拔出断裂具有断裂强度高和吸收能量多的特点。点焊工艺参数对接头熔核形态和力学性能影响显著,随着点焊电流和通电时间的增加,圆形和环形点焊接头熔透率、压痕深度、熔核直径和拉剪强度都呈现增加趋势,这主要与热输入的增加有关。由于增大电极压力会导致焊接区电流密度降低,电极散热作用增强,因此随着电极压力的增加,接头熔透率、熔核直径和拉剪强度减小,压痕深度呈现先降低后升高的趋势。圆形熔核和环形熔核点焊对比分析表明,环形点焊由于对电阻热具有分散作用,环形点焊接头能获得更大的熔核直径和拉剪强度峰值,分别为8.1mm和28.45k N,相比于传统圆形点焊接头,拉剪强度峰值提高8.26%,并且表面压痕也有所改善。点焊接头拉剪力学性能有限元分析结果表明点焊接头整体力学行为受局部本构异质性的影响,数值模拟可以再现点焊接头拉剪试验过程中裂纹的萌生、扩展和失效过程,模拟获得的力-位移曲线、变形行为和失效模式与试验结果吻合良好。