基于激光螺旋焊接的車身結(jié)構(gòu)焊接點斷裂模型開發(fā)

近年來，隨著對汽車安全性要求的不斷提高，開發(fā)了用于分析車身結(jié)構(gòu)失效的斷裂模型，以改善汽車的安全性能。由于車身結(jié)構(gòu)發(fā)生斷裂失效時往往從焊接點開始，因而建立的車身結(jié)構(gòu)斷裂模型不僅需要能夠模擬整車結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的變形，而且需要能夠?qū)附狱c的強度進行評價，這就需要建立準確的焊接點斷裂模型。以往建立的焊接點斷裂模型主要針對電阻點焊。目前，許多汽車生產(chǎn)商如豐田汽車制造商開始采用具有較高生產(chǎn)率的激光螺旋焊接。因而，需要基于這種新型焊接方式來開發(fā)出完整的焊接點斷裂模型。

在進行焊接點斷裂模型的開發(fā)時，重點在于斷裂有限元模型的開發(fā)，以便于對整車結(jié)構(gòu)斷裂實現(xiàn)有限元分析。與電阻點焊相比，激光螺旋焊接不需要對待焊接的部件施加預(yù)緊力，因而待焊接部件之間不可避免地存在間隙，開發(fā)斷裂模型時必須考慮該間隙的存在。為開發(fā)相應(yīng)的斷裂模型，需要進行多次綜合性試驗。試驗結(jié)果表明，激光螺旋焊接形成的焊接點具有6種不同的斷裂模式，比電阻點焊焊接點的斷裂模式多1倍。所建立的焊接點斷裂有限元模型，采用六面體單元表示焊接點熔核部分，采用殼單元表示焊接點附近的熱影響區(qū)，焊接點的斷裂主要取決于六面體單元上的等效塑性應(yīng)變和三軸應(yīng)力狀態(tài)。將此焊接點斷裂模型與車身結(jié)構(gòu)有限元模型集成，便能夠評價車身結(jié)構(gòu)可能發(fā)生的斷裂失效。

下一步，將通過焊接點的搭接剪切試驗驗證激光螺旋焊接焊接點有限元模型的準確性。

Koushi Kumagai et al.SAE

2016-01-1344.

編譯：李臣