[发明专利]激光拼焊板拉深成形过程焊缝移动快速预测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种焊缝移动预测方法，尤其是一种激光拼焊板拉深成形过程焊缝移动快速预测方法。

背景技术

为了降低车身重量、提高车身的装配精度、增加车身的刚度、降低汽车车身制造过程中的冲压和装配成本，减少车身零件的数目同时将其整体化是非常必要的。因而，一种同时克服传统分离成形方法和整体成形方法缺点的生产形式――拼焊板冲压成形发展起来了。拼焊板是指将不同或相同厚度、强度、材质的冷轧钢板，切成合适的尺寸和形状，然后激光焊接成一个理想的整体。汽车制造商用这种拼焊板冲压成特定的零件装配汽车，以满足自己和消费者提高汽车产品质量、降低生产成本、减轻车重、减少油耗、保护环境等方面的多种需求。

拼焊板的使用尽管带来了诸多的好处，但也同时出现了很多技术上的难以解决的问题，其中最主要的问题是由焊缝区组织变化造成的成形性能下降以及焊缝移动所导致的无法准确将特定材料定位等问题：强度较高一侧板料变形较小，而强度较低一侧板料变形较大，使焊缝两边形成不均匀变形。另外，激光拼焊板成形的力学过程及成形影响因素非常复杂，是一个集几何非线性、材料非线性、边界非线性于一体的强非线性问题，特别对于较为复杂的汽车覆盖件来讲，计算耗费时间少则几十小时，多则一周以上。如果采用传统的增量法模拟软件，在工艺优化设计中需要反复调用执行，优化所消耗的时间往往因为超过了所能承受的极限，因而优化失去了意义。特别是在冲压产品设计之初，模具及工艺信息等大量参数待定，如果采用该策略需要消耗大量的人力和时间，可行性较低。

反向模拟算法是20世纪90年代左右创立的一种坯料优化设计方法，但是用于激光拼焊板成形过程焊缝移动的预测尚未发现有相关专利申报。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种激光拼焊板拉深成形过程焊缝移动快速预测方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种激光拼焊板拉深成形过程焊缝移动快速预测方法，包括以下步骤：

1).将工件离散为三角形单元，获得成形零件网格，对工件的板料最终构形建立如下的虚功方程

W=Σ∫VeδϵTσdV-∫AeδuTFdA=0---(1)]]>

式中δε——单元内任意点的虚伪移；

δu——单元内任意点的虚应变；

σ——柯西应力；

F——外力矢量；

V_e——体积空间；

A_e——表面区域；

T——表示转置阵；

2).建立一步模拟法的有限元方程

k(u)u＝p(u)   (2)

式中k(u)——刚度矩阵；

p(u)——外力载荷矢量；

u——位移；

3).因为式(1)和式(2)都是位移u的函数，因此式(2)是一个非线性方程组，采用带收敛因子的牛顿-拉普拉斯法，假设外力与内力的差值为R(u)，其迭代方程为