[發明專利]一種對接實體焊縫疲勞強度的仿真方法

在審

• 申請號: 202210237966.1
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114818410A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 張尤龍;康一坡;朱學武;李俊樓;劉艷玲;閆博
• 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;G06F30/10;G06T17/20;G06F111/20;G06F111/10;G06F119/02;G06F119/14;G06F111/04
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張巖

1.一種對接實體焊縫疲勞強度的仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對零件幾何模型進行幾何處理：分別將焊接零件進行切割，形成規則的幾何區域；

S2、建立零件有限元模型：對焊接零件進行網格劃分，然并借助共節點操作將相接觸部分裝配在一起；

S3、定義有限元模型材料屬性：定義各零件有限元模型材料的彈性模量E、泊松比μ、應力應變關系；

S4、施加有限元模型邊界條件：固定對應零件的全部自由度；

S5、施加有限元模型載荷：有限元模型載荷分為兩類，一是有限元模型載荷為扭矩M；二是有限元模型偏轉角，以模擬由于兩個零件裝配時同軸度差所產生的偏轉；

S6、定義計算工況：為模擬兩個零件工作一周時的狀態，保持邊界條件和扭矩M不變，按偏轉角不同定義為12個工況；

S7、進行對接實體焊縫疲勞有限元模型的計算分析：將每一個工況的時間周期均設為1，時間增量設為0.1，采用牛頓-拉普森方法迭代計算輸出對接實體焊縫疲勞有限元模型的12個分析結果；

S8、根據對接實體焊縫疲勞有限元模型的強度分析結果，應用Femfat對焊縫進行疲勞分析，得到對接實體焊縫疲勞有限元模型的疲勞安全系數。

2.根據權利要求1所述的一種對接實體焊縫疲勞強度的仿真方法，其特征在于，步驟S1具體為：將兩個焊接零件按照焊縫進行幾何切割，使焊逢及焊縫兩側形成規則的幾何圖形。

3.根據權利要求2所述的一種對接實體焊縫疲勞強度的仿真方法，其特征在于：分別將兩個焊接零件相互進行切割，使兩個焊接零件的焊逢幾何面大小相同；再用焊逢的邊線的同心圓分別向兩個焊接零件做切割同心圓直徑分別比焊縫的邊線大2mm和小2mm。

4.根據權利要求1所述的一種對接實體焊縫疲勞強度的仿真方法，其特征在于，步驟S2具體包括以下步驟：

S21、首先將焊縫兩側進行網格劃分，單元尺寸為1mm，劃分為長寬比接近1的四邊形殼網格，作為焊縫網格；

S22、將兩個焊接零件上的焊逢接觸位置進行網格劃分，單元尺寸為1mm，使網格外層單元節點一一對應；

S23、劃分兩個焊接零件的實體網格，實體網格在焊縫附近的與焊縫網格相同，單元尺寸為1mm，焊接零件網格可以為二階四面體單元或一階六面體單元；

S24、借助共節點操作將兩個焊接零件相互連接在一起。

5.根據權利要求1所述的一種對接實體焊縫疲勞強度的仿真方法，其特征在于：步驟S3中，全部有限元模型為線彈性材料，定義焊縫兩側的四邊形殼網格屬性為殼單元，殼單元厚度小于等于0.01mm。

6.根據權利要求1所述的一種對接實體焊縫疲勞強度的仿真方法，其特征在于：步驟S4，固定時需借助Rbe3單元，Rbe3單元的主點選擇對應零件表面節點，從點選擇對應零件幾何中心點上，約束Rbe3單元從點全部自由度。

7.根據權利要求1所述的一種對接實體焊縫疲勞強度的仿真方法，其特征在于：步驟S5，載荷1為施加在對應零件上的扭矩M，借助Rbe3單元施加，Rbe3單元主點選擇對應零件表面節點，從點選在對應零件幾何中心點上；載荷2為施加在對應零件上的偏轉角，借助Rbe3單元施加，將偏轉角施加在步驟S4所建Rbe3單元的從點上；載荷3至載荷13加載過程參考載荷2，為模擬工作時偏轉對于對接實體焊縫疲勞強度的影響，以30°為間隔按順序將偏轉角施加在Rbe3單元的從點上。

8.根據權利要求1所述的一種對接實體焊縫疲勞強度的仿真方法，其特征在于：步驟S6，工況1的邊界條件及載荷分別為S4所定義的邊界條件及以S5所定義的載荷1和載荷2；工況2的邊界條件及載荷分別為S4所定義的邊界條件及以S5所定義的載荷1和載荷3；……；工況12的邊界條件及載荷分別為S4所定義的邊界條件及以S5所定義的載荷1和載荷13。