[發(fā)明專利]基于汽車碰撞仿真的有限元建模方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810609010.3
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108595898B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 熊明;張巍;李天兵;吳峻嶺;連志斌;張繼游
• 申請（專利權(quán)）人: 上汽大眾汽車有限公司
• 主分類號: G06F30/15
• 分類號: G06F30/15;G06F30/23;G06F119/08
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 施浩

本發(fā)明公開了基于汽車碰撞仿真的有限元建模方法和系統(tǒng)，在汽車碰撞仿真中預(yù)測熱成型沖壓件是否由于點焊熱影響而存在撕裂的風(fēng)險，通過模擬仿真就能規(guī)避該風(fēng)險，提高了汽車碰撞仿真的精度，快速有效，同時也便于相關(guān)技術(shù)人員掌握。其技術(shù)方案為：基于汽車碰撞仿真預(yù)測熱沖壓成型件沿點焊熱影響區(qū)撕裂的有限元建模方法和系統(tǒng)在點焊區(qū)域建立“回字型”結(jié)構(gòu)來模擬熱影響區(qū)，通過有限元模擬來預(yù)測熱沖壓成型件在點焊熱影響區(qū)撕裂的風(fēng)險，通過仿真模擬大大節(jié)省了汽車開發(fā)周期和開發(fā)費(fèi)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種汽車計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域的方法，特別是一種基于汽車碰撞仿真預(yù)測熱沖壓成型件沿點焊熱影響區(qū)撕裂的有限元建模方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，節(jié)能減排和提高汽車碰撞安全性能已經(jīng)成為汽車技術(shù)發(fā)展的重要方向。通過在車身上廣泛應(yīng)用具有高強(qiáng)度的熱沖壓成型零件不僅可以有效地減輕車身重量，降低油耗，而且能夠大大地提高汽車的碰撞安全性能。目前各個車企的上市車型中，具有高強(qiáng)度的熱沖壓成型零件廣泛地應(yīng)用在與汽車碰撞密切相關(guān)的重要區(qū)域，如前保險杠橫梁、車身A柱、B柱、中通道以及車身地板等。由于熱沖壓成型零件的強(qiáng)度和硬度較高，當(dāng)與其他板材電阻點焊時，在電阻熱的作用下通過重新熔合得到由焊核區(qū)(FZ)、熱影響區(qū)(HAZ)組成的點焊接頭。通過對點焊接頭進(jìn)行金相分析可知，由于熱沖壓成型零件點焊周邊存在熱影響區(qū)，其熱影響區(qū)域內(nèi)的硬度和強(qiáng)度相對于母材有明顯地降低，從而導(dǎo)致了在碰撞過程中熱沖壓成型零件由于受到較大沖擊載荷而沿點焊熱影區(qū)出現(xiàn)撕裂的現(xiàn)象，熱沖壓成型零件的撕裂使得車身結(jié)構(gòu)的完整性不滿足，嚴(yán)重撕裂時甚至?xí)绊懙匠藛T的損傷程度。

目前只有通過汽車碰撞試驗才能驗證熱沖壓成型零件是否因為點焊熱影響區(qū)的影響而存在撕裂的風(fēng)險，這種方式大大地增加企業(yè)的開發(fā)費(fèi)用成本和時間成本。雖然目前已經(jīng)廣泛運(yùn)用汽車計算機(jī)輔助工程(CAE)來進(jìn)行汽車耐撞性的仿真分析，但卻沒有科研人員或技術(shù)人員對于汽車碰撞仿真中熱沖壓成型零件沿點焊熱影響區(qū)撕裂的有限元模擬方法進(jìn)行研究。

發(fā)明內(nèi)容

以下給出一個或多個方面的簡要概述以提供對這些方面的基本理解。此概述不是所有構(gòu)想到的方面的詳盡綜覽，并且既非旨在指認(rèn)出所有方面的關(guān)鍵性或決定性要素亦非試圖界定任何或所有方面的范圍。其唯一的目的是要以簡化形式給出一個或多個方面的一些概念以為稍后給出的更加詳細(xì)的描述之序。

本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供了基于汽車碰撞仿真的有限元建模方法和系統(tǒng)，確切的說是基于汽車碰撞仿真預(yù)測熱沖壓成型件沿點焊熱影響區(qū)撕裂的有限元建模方法和系統(tǒng)，能夠在汽車碰撞仿真中預(yù)測熱成型沖壓件是否由于點焊熱影響而存在撕裂的風(fēng)險，這樣通過模擬仿真就能規(guī)避該風(fēng)險，提高了汽車碰撞仿真的精度，快速有效，同時也便于相關(guān)技術(shù)人員掌握。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：本發(fā)明揭示了一種基于汽車碰撞仿真的有限元建模方法，包括：

步驟1：對熱沖壓成型件及其連接件進(jìn)行網(wǎng)格劃分；

步驟2：對劃分好的網(wǎng)格進(jìn)行熱沖壓成型件及其連接件材料及厚度屬性賦值；

步驟3：點焊模型建模；

步驟4：點焊熱影響區(qū)建模；

步驟5：點焊熱影區(qū)有限元模型材料及厚度屬性賦值；

步驟6：將所建立的有限元模型導(dǎo)入到整車碰撞的有限元模型中，通過有限元仿真計算，最終能夠在仿真中預(yù)測出熱沖壓成型件是否在點焊熱影響區(qū)存在撕裂的風(fēng)險。

根據(jù)本發(fā)明的基于汽車碰撞仿真的有限元建模方法的一實施例，在步驟1中，先通過幾何數(shù)據(jù)抽取中面，然后再對中面進(jìn)行網(wǎng)格劃分。

根據(jù)本發(fā)明的基于汽車碰撞仿真的有限元建模方法的一實施例，在步驟2中，中面網(wǎng)格的厚度可根據(jù)其真實物理厚度賦值，熱沖壓成型件及其連接件材料通過其真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線來定義。