[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

本發明涉及一種對接實體焊縫疲勞強度的仿真方法，包括對零件幾何模型進行幾何處理；建立零件有限元模型；定義有限元模型材料屬性；施加有限元模型邊界條件；施加有限元模型載荷；定義計算工況；進行對接實體焊縫疲勞有限元模型的計算分析；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。本發明保證了實體焊縫位置的計算精度，提升了仿真效率，降低了產品開發成本，通過幾何處理、網格劃分、焊縫模型建立、邊界條件及載荷的加載，真實地再現對接實體焊縫受力狀態，獲得對接實體焊縫的疲勞強度，實現了對接實體焊縫疲勞強度的仿真替代試驗。

技術領域

本發明屬于焊縫仿真技術領域技術領域，具體涉及一種對接實體焊縫疲勞強度的仿真方法。

背景技術

產品設計過程中，通常采用兩種技術手段獲得對接實體焊縫的疲勞強度。

一是試驗技術手段，其將樣件安裝在臺架上進行疲勞試驗，在樣件上施加連續反復載荷循環，當樣件達到規定循環次數且未發生斷裂時，則認為結構疲勞強度滿足要求。為了獲得真實的結構疲勞強度，需要進一步循環加載至結構斷裂失效。應用試驗技術手段獲得的疲勞強度直觀、真實，但必須有物理樣機，試驗周期長，相對產品開發比較滯后，不能完全滿足產品開發需要。疲勞強度試驗屬于破壞性試驗，試驗結束后樣件將做報廢處理，試驗成本高。所以采用試驗手段直接獲得對接實體焊縫的疲勞強度存在較大困難。

二是仿真技術手段，其通過搭建真實的對接實體焊縫有限元模型，加載所要求的載荷進行仿真計算，獲得結構應力分布。進一步地通過后處理手段獲得對接實體焊縫的疲勞安全系數，當結構的疲勞安全系數大于等于1時，判斷結構疲勞強度滿足要求。需要設計人員給出真實的實體焊縫的形狀，再對實體焊縫進行網格劃分，分別劃分出焊頭、焊尾、焊根與焊趾，再按照要求的規則將其命名。應用仿真技術手段獲得對接實體焊縫疲勞強度，目前存在以下問題；通常真實的實體焊縫形狀難以給出，不同設計人員給出的形狀不同，劃分的網格及計算結果偏差較大對比性差，并且真實的實體焊縫有限元網格劃分十分困難，需要定義和需要遵從的規則繁多，計算及后處理時間冗長，使有限元分析計算收到很大程度的限制，產品開發迭代周期長，嚴重影響產品競爭力。

現有技術公開了一種焊縫疲勞計算方法，包括以下步驟：根據汽車懸架系統的參數的和三維模型，基于Adams建立懸架多體動力學模型；采集路譜信號，利用多體動力學模型進行虛擬迭代分析，得到路面的疲勞載荷；根據汽車懸架系統的三維模型，基于Hypermesh建立懸架及焊縫有限元模型；根據懸架有限元模型，采用慣性釋放法進行單位載荷強度分析；根據單位荷載強度分析的結果，以及路面的疲勞載荷，基于Ncode對焊縫疲勞分析，得到汽車懸架的焊縫疲勞損傷值。

現有技術還公開了一種搭接焊縫的仿真模擬方法，包括建立搭接焊縫的三維結構模型；對三維結構模型中的焊縫單元劃分單層雙排六面體網格；對三維結構模型中的第一連接件和第二連接件劃分四邊形面網格；對焊縫單元、第一連接件和第二連接件賦予材料和屬性，其中，焊縫單元材料使用*MAT_SPOTWELD_DAMAGE_FAILURE關鍵字，OPT＝1，選用SIGAX和SIGTAU作為材料失效參數；在焊縫單元、第一連接件以及第二連接件之間設置接觸，以獲得搭接焊縫的有限元仿真模型。

現有技術還公開了一種鈑金焊縫有限元模型的建模方法及裝置，鈑金焊縫有限元模型的建模方法及裝置。其中，所述鈑金焊縫有限元模型的建模方法包括：獲取多個待焊接鈑金的幾何中面；根據所述待焊接鈑金的幾何中面，建立所述待焊接鈑金之間的焊縫的幾何面；對所述待焊接鈑金的幾何中面和焊縫的幾何面進行網格劃分；對已進行網格劃分的所述待焊接鈑金和焊縫的材料和厚度進行定義，完成鈑金焊縫有限元模型的建立。

上述方法均為對鈑金焊縫的有限元分析，有限元模型基于板殼單元進行焊縫分析。而對于對接實體焊縫疲勞強度分析，采用的網格模型為實體單元，并未有相關報導。為此需要找到一種能夠簡單快捷計算對接實體焊縫疲勞強度的方法，以滿足產品開發需求。

發明內容