[發(fā)明專利]一種汽車零部件激光焊連接的CAE仿真模擬方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010589293.7
• 申請日: 2020-06-24
• 公開（公告）號(hào): CN111767666B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱學(xué)武;楊航;籍龍波;蘆強(qiáng)強(qiáng);婁方明;劉樂丹
• 申請（專利權(quán)）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06F30/15;G06F119/14
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 朱世林

本發(fā)明涉及一種汽車零部件激光焊連接的CAE仿真模擬方法，屬于有限元分析技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：步驟一，樣片級(jí)接頭力學(xué)性能試驗(yàn)，通過搭接、角接兩種工況的樣片試驗(yàn)，獲得激光焊接頭的力學(xué)特性參數(shù)；步驟二，激光焊接頭詳細(xì)模型建立及標(biāo)定，應(yīng)用LS?DYNA軟件建立實(shí)體單元詳細(xì)模型，并調(diào)整模型參數(shù)；步驟三，激光焊接頭簡化模型的建立及標(biāo)定，應(yīng)用LS?DYNA軟件提取實(shí)體單元詳細(xì)模型的參數(shù)，從而建立殼單元簡化模型，并調(diào)整模型參數(shù)。該仿真模擬方法能夠提高鋼鋁混合車身激光焊接頭CAE仿真的計(jì)算穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，準(zhǔn)確模擬激光焊接頭的力學(xué)性能不均勻性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有限元分析技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車零部件激光焊連接的CAE仿真模擬方法。

背景技術(shù)

激光焊接技術(shù)是一種高速度、非接觸、變形極小的焊接方式，非常適合大量而連續(xù)的在線加工。汽車制造領(lǐng)域是當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中最大規(guī)模使用激光焊接技術(shù)的行業(yè)，現(xiàn)在，在全世界的汽車領(lǐng)域，激光焊接廣泛應(yīng)用于底盤、車頂、側(cè)圍、車門及車身總成等部分和車身大型覆蓋件的焊裝中，成為了車身裝配時(shí)的主要工藝手段。隨著激光焊接技術(shù)在汽車車身制造中的廣泛應(yīng)用，激光焊接逐漸取代傳統(tǒng)的焊接工藝，成為汽車制造過程中的主要焊接手段之一。隨著汽車需求量的增加，安全性能的提高和輕量化的發(fā)展趨勢，原來的點(diǎn)焊技術(shù)已經(jīng)難以滿足要求。激光焊接具有單位熱輸入量少、熱變形小、焊縫深寬比大、焊接速度高、焊后強(qiáng)度系數(shù)較高，且激光焊接是單邊加工、復(fù)雜結(jié)構(gòu)適應(yīng)性好、能焊接多層板、易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程焊接和自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，因此，在發(fā)達(dá)國家汽車工業(yè)界，激光焊接逐漸成為標(biāo)準(zhǔn)的加工工藝。

現(xiàn)有的激光焊接頭模擬方法，主要有共節(jié)點(diǎn)法、剛性單元連接法、梁單元連接法、實(shí)體單元建模法等。其中共節(jié)點(diǎn)法、剛性單元連接法具有不失效的特性，而梁單元連接法、實(shí)體單元建模法雖然能夠模擬出連接點(diǎn)的失效，但無法準(zhǔn)確模擬激光焊接頭力學(xué)性能的不均勻性。隨著激光焊工藝的普及，開發(fā)出一種高準(zhǔn)確性的接頭模擬方法顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決現(xiàn)有鋼鋁混合車身激光焊接頭的CAE仿真精度低的問題，提供一種汽車零部件激光焊連接的CAE仿真模擬方法，提高鋼鋁混合車身激光焊接頭CAE仿真的計(jì)算穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種汽車零部件激光焊連接的CAE仿真模擬方法，包括以下步驟：

步驟一：樣片級(jí)接頭力學(xué)性能試驗(yàn)，通過搭接、角接兩種工況的樣片試驗(yàn)，獲得激光焊接頭的力學(xué)特性參數(shù)；

步驟二：激光焊接頭詳細(xì)模型建立及標(biāo)定，應(yīng)用LS-DYNA軟件建立實(shí)體單元詳細(xì)模型，并調(diào)整模型參數(shù)；

步驟三：激光焊接頭簡化模型的建立及標(biāo)定，應(yīng)用LS-DYNA軟件提取實(shí)體單元詳細(xì)模型的參數(shù)，從而建立殼單元簡化模型，并調(diào)整模型參數(shù)。

在步驟三之后，還包括：

步驟四：部件級(jí)沖擊試驗(yàn)和仿真標(biāo)定，開展帶有激光焊接頭的部件級(jí)的沖擊試驗(yàn)，依據(jù)步驟三中標(biāo)定完的激光焊接頭簡化模型，建立部件沖擊試驗(yàn)仿真模型，并調(diào)整模型參數(shù)，結(jié)合仿真與試驗(yàn)接頭失效形式，確認(rèn)最終激光焊接頭仿真模型。

詳細(xì)模型標(biāo)定時(shí)，調(diào)整模型參數(shù)直至仿真與試驗(yàn)力-位移曲線COR擬合度達(dá)到90％以上。

簡化模型標(biāo)定時(shí)，調(diào)整模型參數(shù)直至仿真與試驗(yàn)力-位移曲線COR擬合度達(dá)到85％以上。

部件沖擊試驗(yàn)仿真模型標(biāo)定時(shí)，調(diào)整模型參數(shù)直至仿真與試驗(yàn)力-位移曲線COR擬合度達(dá)到85％以上。

所述的模型參數(shù)為材料失效曲線系數(shù)、焊縫區(qū)寬度和熔合線寬度。

步驟二中的詳細(xì)模型，包括上板母材，下板母材，焊縫區(qū)，熔合線四個(gè)部分，其中由樣片接頭熔池形貌圖獲得上、下板材熔深，上、下板材熔深為焊縫區(qū)加熔合線寬度，由樣片硬度分布曲線獲得焊縫區(qū)與熔合線分界線。