[发明专利]焊点失效仿真方法

说明书

本发明提供一种焊点失效仿真方法，包括以下步骤：A、在有限元分析软件中确定仿真模型中的两个焊接的钣金件的尺寸，搭接关系；B、根据实验方案确定焊核区、热影响区、母材区的位置和范围，确定三个区域网格的形状及尺寸；C、将焊核区域定义为刚性区域；D、将两个钣金件整体定义为薄壳单元，并根据实际车型的信息定义钣金的材料、属性信息；E、确定仿真模型中边界条件、约束和载荷等，导出并用有限元分析软件求解计算。上述方案采用壳单元建模，不需要对焊核区单独建模，且不需要对热影响区和焊核区分别设置失效塑性应变，模型建立比较简便，克服了之前焊核区模型精度要求较高的缺点。

技术领域

本发明涉及汽车工业仿真模拟技术领域，具体就是一种焊点失效仿真分析方法。

背景技术

点焊由于其质量轻、静强度高、可靠性好、性能稳定等优点，广泛应用在汽车工业中。汽车点焊结构设计对汽车疲劳轻度及碰撞安全有至关重要的作用。电阻点焊即是将被焊工件压紧于两电极之间，并通以电流，利用电流流经工件有限接触面及邻近区域产生的电阻热将其加热到熔化而形成扁球形的焊核，达到金属结合的一种方法。对于一般的低合金钢板，在焊核区和热影响区，由于热循环和压力的作用，显微组织与原来的板材有了很大的变化即焊核区的材料强度大大提高，热影响区的性能下降。大量的研究表明车身碰撞中焊点失效行为焊点热影响区材料沿焊核周围整圈撕裂而焊核保持完整的现象。因此整车制造企业对车身电阻点焊焊点及其周边区域的强度进行有限元分析十分重要，其主要是模拟汽车碰撞中的焊点失效过程，可指导设计，并且可以大大降低成本。

中国专利CN101561840B公开了一种点焊连接及其失效的数值模拟方法，其使用体网格和壳网格分别建立了由焊核区和热影响区组成的焊点有限元模型，其焊核采用体单元，热影响区采用壳单元建模，并且热影响区和焊核区分别设置失效塑性应变，虽然可以模拟焊点失效行为，然而其模型建立较为复杂，且对焊核区模型的精度要求较高。现有技术中的Beam单元焊点模型，焊核区容易率先发生失效，而热影响区并没有发生明显变形，这与试验结果是相悖的，显然该模型无法模拟焊点失效。Tie接触焊点模型，由于焊核区设置绑定接触，焊核区材料并没有得到相应的加强，因此用其来模拟焊点失效是不准确的。

发明内容

本发明的目的是提供一种操作简便的焊点失效仿真方法。一种焊点失效仿真方法，包括以下步骤：A、在有限元分析软件中确定仿真模型中的两个焊接的钣金件的尺寸，搭接关系；B、根据实验方案确定焊核区、热影响区、母材区的位置和范围，确定三个区域网格的形状及尺寸；C、将焊核区域定义为刚性区域；D、将两个钣金件整体定义为薄壳单元，并根据实际车型的信息定义钣金的材料、属性信息；E、确定仿真模型中边界条件、约束和载荷等，导出并用有限元分析软件求解计算。

上述方案采用壳单元建模，不需要对焊核区单独建模，且不需要对热影响区和焊核区分别设置失效塑性应变，模型建立比较简便，克服了之前焊核区模型精度要求较高的缺点。该模型只需要输入母材的材料延伸率，将热影响区的最大塑性应变与材料延伸率进行比较。

附图说明

图1、2是两种搭接关系示意图。

具体实施方式

一种焊点失效仿真方法，包括以下步骤：

A、在有限元分析软件中确定仿真模型中的两个焊接的钣金件的尺寸，搭接关系；

B、根据实验方案确定焊核区、热影响区、母材区的位置和范围，确定三个区域网格的形状及尺寸；

C、将焊核区域定义为刚性区域；(由于实验过程中两块钣金件之间焊核区域刚性最高，极难出现破坏现象，因此将其设置为刚性区域)

D、将两个钣金件整体定义为薄壳单元，并根据实际车型的信息定义钣金的材料、属性信息；

E、确定仿真模型中边界条件、约束和载荷等，导出并用有限元分析软件求解计算。