[发明专利]一种金属电阻点焊焊点变角度力学性能试验评价方法

说明书

所属技术领域：

本发明属于一种金属电阻点焊焊点变角度力学性能试验评价方法，适用于对各类 金属板材电阻点焊焊点在复合加载条件下力学性能、失效模式的仿真预测。

背景技术：

点焊工艺是目前以汽车为代表的诸多工业制造领域内应用最为广泛的连接技术 手段之一，在汽车产品实际服役过程中，焊点常常将同时承受沿结合面分布的剪切撕裂力 及沿焊点法向分布的正向拉力，实际体现为这两种载荷力的合力。因此，研究在复合应力加 载条件下焊点的力学性能变化较单一加载模式更符合实际情况。此外，近年来随着各类先 进高强钢、超高强度钢等材料被大量应用于汽车制造中，成为汽车安全结构件的最主要的 原材料类别，研究这些材料焊点在更为真实的服役承载环境下的力学行为特性对于进一步 推进我国汽车的安全设计开发技术水平具有重大意义。

其次，近年来数值模拟法已经成为国内外汽车安全设计领域最基本、重要的技术 手段之一。采用数值模拟法对焊点的失效进行模拟，可有效避免真实试验误差对试验结果 的影响，灵活地对焊点的各种影响因素进行综合研究和分析。通过模拟对汽车上各焊点的 力学性能、失效模式等进行预测，能大大减少实际发生的试验工作量，显著降低企业开发成 本、提升开发效率。

对焊点进行数值模拟的关键在于提升模拟的精度，即模拟结果能最大程度上反映 出焊点的真实力学性能变化规律，而这首先得益于合理的焊点失效模型的建立。目前国内 针对汽车零部件焊点失效的模拟尚处于起步阶段，大量企业在进行汽车安全性能模拟时要 么不专门对焊点进行分析，要么依旧沿用一些模拟软件附带的简化的焊点模型进行处理， 由于这些模型大多无法准确的反映实际服役环境下焊点的力学性能特性，往往导致模拟结 果与真实试验结果之间存在较大的差距。国外研究者近年来基于金属板材焊点结构特性， 从断裂力学角度出发，建立了更为合理、可靠的焊点失效判定模型，并成功应用于模拟中， 取得了良好的效果。

目前，在诸如ABAQUS、Explicit、LS-DYNA3D等典型模拟软件中针对焊点失效主要 使用的是所谓的椭圆失效模型，其形式具体如下式(1)。

Fe=(fsFs)2+(fnFn)2---(1)]]>

上式中：f_s与f_n为实际作用于焊点沿结合面切向及法向两个方向上的载荷力分值； F_s与F_n为焊点经试验得出的最大剪切力与最大正向拉伸力值。当F_e值＝1时，即判定焊点发 生失效。

通过对上述式(1)提出的模型进行完善改进，提出的另一种焊点失效判定模型具 体形式如式(2)，β为拟合系数。当F_e值满足＝1时，即判定焊点发生失效。