[发明专利]一种汽车冷金属过渡焊连接的碰撞仿真方法

说明书

本发明涉及一种汽车冷金属过渡焊连接的碰撞仿真方法，包括样片级接头力学性能试验；冷金属过渡焊接头工艺仿真；冷金属过渡焊接头模型建立；通过调整节点厚度使得仿真模型厚度与工艺仿真结果一致；冷金属过渡焊简化模型的建立及标定，获得冷金属过渡焊的仿真失效模型。本发明模拟方法提供了详细的接头失效模型，结合母材及影响区的不同材料设置，可以准确模拟冷金属过渡焊接接头的力学性能不均匀性；所使用的参数均为从样块、部件试验和仿真标定中获得，确保本发明容易实施，通过调整少量参数，可快速实现对不同工艺参数的冷金属过渡焊接头的仿真模拟；可准确模拟出车身冷金属过渡焊接头在整车碰撞中的失效过程，用以指导车身连接的安全性能开发。

技术领域

本发明属于有限元分析技术领域，具体涉及一种汽车冷金属过渡焊连接的碰撞仿真方法。

背景技术

车身中的铝合金结构件多以焊接的方式进行连接，冷金属过渡焊(CMT)，因其热输入量小，焊接变形小等优点成为铝合金焊接的较佳选择。车身冷金属过渡焊焊接接头强度的高低又直接影响着汽车整体的碰撞安全性，因此，保证车辆运行耐冲性和碰撞的安全性的关键是要保证焊接接头的强度满足一定的工程要求。就目前铝合金车身结构件的接头形式而言，主要有搭接、角接和对接等接头形式，这些接头形式也是车身碰撞时需要重点考量的问题点。

现有的冷金属过渡焊接头模拟方法，主要有共节点法、刚性单元连接法，梁单元连接法以及实体单元建模法等，其中共节点法、刚性单元连接法具有不失效的特性，而梁单元连接法、实体单元建模法虽然能够模拟出连接点的失效，但无法准确模拟冷金属过渡焊接头力学性能的不均匀性。现有仿真方法整体精度均＜50％。随着冷金属过渡焊工艺的普及，开发出一种高准确性的接头模拟方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种高计算稳定性、高准确性的车身冷金属过渡焊接头的CAE仿真模拟方法，以解决现有车身冷金属过渡焊接头的CAE仿真精度低的问题，本方法利用LS-DYNA软件，通过使用壳单元分别对母材和焊接接头区域性能进行表征，从而实现对汽车碰撞工况中冷金属过渡焊连接的准确仿真模拟。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种汽车冷金属过渡焊连接的碰撞仿真方法，包括以下步骤：

A、样片级接头力学性能试验

通过搭接、角接、对接三种工况的样片试验，获得冷金属过渡焊接头的力学特性参数；

B、冷金属过渡焊接头工艺仿真

通过工艺仿真获得熔池形貌及温度分布；

C、冷金属过渡焊接头模型建立

建立壳单元模型根据工艺仿真温度分布将模型分为母材区和焊接接头区；

D、通过调整节点厚度使得仿真模型厚度与工艺仿真结果一致；

E、冷金属过渡焊简化模型的建立及标定

建立壳单元简化模型，调整优化相关参数直至仿真与试验力-位移曲线CORA拟合度达到90％以上，并保证时效区域与试验一致，获得冷金属过渡焊的仿真失效模型。

进一步地，步骤A，所述冷金属过渡焊接头的力学特性参数通过多功能拉伸试验机获得。

进一步地，步骤A，所述力学特性参数为载荷-位移力学特性参数。

进一步地，步骤B，具体为：建立冷金属过渡焊工艺成形仿真模型，开展冷金属过渡焊成型工艺仿真，获得接头熔池形貌及温度分布图。

进一步地，步骤C，具体为：根据接头试样几何文件，划分网格，采用全积分壳单元建模，并根据工艺仿真温度分布图，将试样分为母材和焊接接头区两个部分，建立冷金属过渡焊接头模型。

更进一步地，网格尺寸为1.2mm。