咨詢實戰(zhàn)丨汽車焊點疲勞性能計算

2019-04-25 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

TASK

在汽車制造業(yè)中,點焊作為主要工藝,占據(jù)著重要位置。一方面,車身作為承載汽車零部件的載體,要保證其強度及耐久性,需要足夠數(shù)量的點焊,而在另一方面,汽車節(jié)能減排與車身輕量化的技術(shù)需求日益增加,節(jié)省焊點數(shù)量是汽車企業(yè)考慮的重要因素。作為白車身生產(chǎn)的重要工藝,焊點的排布最優(yōu)化,可以較大程度的實現(xiàn)節(jié)能減排,同時滿足強度及疲勞性能要求。

SOLUTION

在FEM分析中,點焊一般通過特殊形式的單元或特殊形式的組合單元表示(如ANSYS中采用BEAM188單元,,NASTRAN中采用CBAR或CWELD單元,ABAQUS采用 B31單元等等)。如下圖采用六面體單元代表點焊。FEM分析一般針對點焊的數(shù)量和分布對焊接區(qū)域的強度和剛度的影響。

在耐久性分析領(lǐng)域,ANSYS Ncode DesignLife作為通用耐久性分析軟件,已經(jīng)被通用汽車公司選為他們的戰(zhàn)略伙伴,推廣為全世界范圍內(nèi)使用的 FE-Fatigue 軟件。 Ncode可以識別FEM程序(ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等)中的焊點,讀取其中的單元力,結(jié)合內(nèi)部自帶的焊點材料的SN曲線,按照焊點的尺寸大小進行疲勞性能評估。Ncode中焊點的處理方法及其材料SN曲線如下圖所示。

焊點的疲勞分析流程,與一般的疲勞分析過程類似,采用SN疲勞分析方法,過程如下圖所示。

以車架模型為例,其模型在Ncode中的焊點疲勞性能分析流程如下所示。首先在ANSYS前處理中建立焊點模型,劃分網(wǎng)格;然后設(shè)定邊界條件進行有限元求解;其次在Ncode中導(dǎo)入ANSYS 結(jié)果文件,添加采集到的載荷歷程,并賦予焊點相應(yīng)的材料屬性,進行疲勞性能計算;最后查看車架的疲勞壽命及損傷結(jié)果。