[發明專利]一種熱熔自攻絲接頭的仿真模擬方法

在審

• 申請號: 202010415134.5
• 申請日: 2020-05-15
• 公開（公告）號: CN111695277A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 朱學武;蘆強強;籍龍波;楊航;婁方明
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 林波

本發明涉及有限元分析技術領域，公開一種熱熔自攻絲接頭的仿真模擬方法，包括：樣片級力學性能試驗；熱熔自攻絲接頭詳細模型的建立及標定；熱熔自攻絲接頭簡化模型的建立及標定：采用殼單元建立接頭的簡化模型，簡化模型包括母材和熱影響區，熱熔自攻絲采用*CONSTRAINED_SPR2關鍵字模擬且關鍵字中的參數由完成標定的詳細模型中提??；部件級試驗標定：開展帶有熱熔自攻絲接頭的部件級沖擊試驗，并基于完成標定的簡化模型建立沖擊模型，若沖擊模型的仿真數據與沖擊試驗數據吻合，則獲得熱熔自攻絲接頭的仿真模型。該仿真模擬方法可以取消整車碰撞仿真模型中熱熔自攻絲的建模，提高模型計算的穩定性和效率，確保模擬精度。

技術領域

本發明涉及有限元分析技術領域，尤其涉及一種熱熔自攻絲接頭的仿真模擬方法。

背景技術

隨著高強鋼和鋁合金材料在汽車車身上的應用逐漸增多，結構件的強度逐漸增大，導致結構件之間發生連接接頭失效的可能性越來越高。

在傳統的汽車碰撞仿真中，結構件之間接頭一般采用不會發生失效的剛性連接，但是，隨著汽車輕量化程度的提高、鋁合金材料的大量應用，結構件之間的接頭形式逐漸增加，接頭失效情況逐漸增多，準確模擬接頭失效行為成為碰撞仿真模型準確的前提條件。

熱熔自攻絲是一種可連接多層異質板的單側成型鉚接方式，非常適合鋼鋁混合車身的連接。

現有的熱熔自攻絲接頭模擬方法，主要有共節點法、剛性單元連接法、梁單元連接法和實體單元建模法等。其中，共節點法、剛性單元連接法和梁單元連接法的模擬精度較差，與實際試驗結果相差較大；而實體單元建模法的模型單元尺寸過小，計算效率低，模型計算穩定性差。

因此，亟需一種新的熱熔自攻絲接頭的仿真模擬方法以解決上述技術問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種熱熔自攻絲接頭的仿真模擬方法，可以取消整車碰撞仿真模型中熱熔自攻絲的建模，提高模型計算的穩定性和計算效率，確保模擬精度。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種熱熔自攻絲接頭的仿真模擬方法，包括：

S1.樣片級力學性能試驗：制作熱熔自攻絲接頭的拉伸試樣，并通過拉伸試驗機，獲得熱熔自攻絲接頭的拉伸數據；

S2.熱熔自攻絲接頭詳細模型的建立及標定：利用LS-DYNA軟件建立熱熔自攻絲接頭的詳細模型，詳細模型采用實體單元建模，詳細模型包括母材、熱熔自攻絲和熱影響區，若詳細模型的仿真數據與步驟S1中試驗獲得的拉伸數據吻合，則執行步驟S3，若詳細模型的仿真數據與步驟S1中試驗獲得的拉伸數據不吻合，則調整詳細模型的參數，直至詳細模型的仿真數據與步驟S1中試驗獲得的拉伸數據吻合；

S3.熱熔自攻絲接頭簡化模型的建立及標定：利用LS-DYNA軟件建立熱熔自攻絲接頭的簡化模型，簡化模型采用殼單元建模，簡化模型包括母材和熱影響區，熱熔自攻絲采用*CONSTRAINED_SPR2關鍵字模擬，*CONSTRAINED_SPR2關鍵字中的參數由步驟S2中完成標定的詳細模型中提取，若簡化模型的仿真數據與步驟S1中試驗獲得的拉伸數據吻合，則執行步驟S4，若簡化模型的仿真數據與步驟S1中試驗獲得的拉伸數據不吻合，則調整簡化模型的參數，直至簡化模型的仿真數據與步驟S1中試驗獲得的拉伸數據吻合；

S4.部件級試驗標定：開展帶有熱熔自攻絲接頭的部件級沖擊試驗，并基于步驟S3完成標定的簡化模型建立沖擊模型，若沖擊模型的仿真數據與沖擊試驗獲得的數據吻合，則獲得熱熔自攻絲接頭的仿真模型；若沖擊模型的仿真數據與沖擊試驗獲得的數據不吻合，則調整沖擊模型的參數，直至沖擊模型的仿真數據與沖擊試驗獲得的數據吻合。

進一步地，在步驟S1中，制作熱熔自攻絲接頭在拉拔、剪切以及45°拉伸三種工況下的拉伸試樣，通過拉伸試驗機，獲得熱熔自攻絲接頭在三種工況下的極限強度和力-位移曲線。