[发明专利]车身B柱焊点布置优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车车身焊点布置的方法，更确切地说，本发明涉及一种车身B柱焊点布置优化方法。

背景技术

车身结构是由许多复杂的薄板件焊接而成，电阻点焊连接已被广泛应用于汽车工业中金属薄板件的连接，点焊的数量和布置形式对白车身的性能与制造成本有很大的影响。

传统的焊点布置方案主要是依据经验和试验为主，在制定方案时一般是参考已有车型的焊点布置方案，再结合经验对焊点进行布置，最后进行相关性能，如刚度、强度等的验证。这样就有可能造成一些区域由于焊点数量过少而使得承载能力较弱甚至不足，而另外一些区域焊点数量过多，使得这些区域的刚度过大，造成制造成本的浪费。通过有限元分析及优化可以找出存在冗余焊点的区域和承载能力不足的区域，并在保证车身性能的前提下去掉冗余焊点、增加相应区域的焊点，从而使焊点得到合理的布置，达到既满足性能又节约成本的要求。

目前国内少有的涉及焊点布置优化的文章中大多是采用拓扑优化的方法进行优化，采用变密度法对焊点布局进行优化，变密度法是将每个单元的材料密度作为设计变量，只有当它的数值是1和0的时候才表示材料的有和无，而介于0和1之间的值不是真实的材料密度值，它只是在软件中代表假想的材料密度值。因此在采用这种方法进行焊点布置优化时，焊点个数作为设计变量，但是在优化后，介于0和1中间密度的焊点在现实情况中是无法实现的，这就会影响优化结果的准确性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有车身焊点分布不均、焊点距离不合适的问题，提供了一种车身B柱焊点布置优化方法。

为解决上述技术问题，本发明是采用如下技术方案实现的：所述的车身B柱焊点布置优化方法的步骤如下：

1)基于Hypermesh实现焊点间距参数化，即将焊点间距作为设计变量；

(1)利用hypermesh建立不含焊点的车身B柱有限元模型；

(2)沿B柱内板翻边纵向中心线建立焊接线；

(3)编写Tcl文件确定焊点位置；

2)调用optistruct提取响应：

在optistruct运行Tcl程序输出的求解器文件，得到构件的最大位移、刚度和一阶模态频率；

3)基于isight的焊点布置优化：

(1)利用isight建立仿真流程；

(2)运用NLPQL算法进行优化；

(3)每一次优化过程结束后，根据优化结果，NLPQL算法可以自动修改设计变量的值，也就是Tcl程序中的焊点间距值，并重新调用Hypermesh和Optistruct，实现循环优化。

技术方案中所述的利用hypermesh建立不含焊点的车身B柱有限元模型是指：

(1)将B柱三维模型导入Hypermesh中，运用Hypermesh的前处理功能对模型进行几何清理，即填补缺陷面以及一些对结果影响不大的小孔和圆角、去除重复面以及曲面上多余的线，提高模型的质量；

(2)然后对模型进行网格划分，因为B柱属于金属薄板件，所以用壳单元模拟；

(3))划分好网格后给模型赋予材料属性，本发明采用MAT1，即材料属性不随温度变化的各向同性材料，其弹性属性为：弹性模量E＝2.10e+5MPa，密度RHO＝7.9e+03kg/m³，泊松比NU＝0.300；

(4)根据不同的工况对模型施加边界条件，即根据不同的工况对模型施加约束及载荷，以便于进行计算。

技术方案中所述的编写Tcl文件确定焊点位置的步骤如下：

(1)以任一车身构件为例在Hypermesh中手动操作完成模型的网格划分，建立焊接线并附加焊点，在当前工作目录中找到名为Command.cmf的文件并打开，将其中的全部内容复制到Tcl文件中，如果在启动Hypermesh时工作目录中已经存在Command文件，那么首先删除该文件或者将其复制到其他地方，以保证当前的工作目录不存在Command文件；

(2)下面编写Tcl文件确定焊点位置，按照Tcl语言的要求修改语法，即将逗号、顿号、左括号和右括号都以空格代替；

所编写的Tcl程序包含的具体功能为：

a.读取不包含焊点信息的有限元模型文件；

b.实现焊点间距参数化，即将焊点间距作为变量，在Tcl文件中找到含有焊点信息的命令，将焊点间距变量赋予代表焊点间距的程序语言并赋予初始值；