基于激光螺旋焊接的車身結(jié)構(gòu)焊接點(diǎn)斷裂模型開發(fā)

基于激光螺旋焊接的車身結(jié)構(gòu)焊接點(diǎn)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(shí)往往從焊接點(diǎn)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(diǎn)的強(qiáng)度進(jìn)行評價(jià)，這就需要建立準(zhǔn)確的焊接點(diǎn)斷裂模型。以往建立的焊接點(diǎn)斷裂模型主要針對電阻點(diǎn)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(diǎn)斷裂模型。

在進(jìn)行焊接點(diǎn)斷裂模型的開發(fā)時(shí)，重點(diǎn)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(shí)現(xiàn)有限元分析。與電阻點(diǎn)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(shí)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(jìn)行多次綜合性試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，激光螺旋焊接形成的焊接點(diǎn)具有6種不同的斷裂模式，比電阻點(diǎn)焊焊接點(diǎn)的斷裂模式多1倍。所建立的焊接點(diǎn)斷裂有限元模型，采用六面體單元表示焊接點(diǎn)熔核部分，采用殼單元表示焊接點(diǎn)附近的熱影響區(qū)，焊接點(diǎn)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(diǎn)斷裂模型與車身結(jié)構(gòu)有限元模型集成，便能夠評價(jià)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(diǎn)的搭接剪切試驗(yàn)驗(yàn)證激光螺旋焊接焊接點(diǎn)有限元模型的準(zhǔn)確性。

Koushi Kumagai et al.SAE

2016-01-1344.

編譯：李臣