咨询实战丨汽车焊点疲劳性能计算

2019-04-25  by:CAE仿真在线  来源:互联网

TASK

在汽车制造业中,点焊作为主要工艺,占据着重要位置。一方面,车身作为承载汽车零部件的载体,要保证其强度及耐久性,需要足够数量的点焊,而在另一方面,汽车节能减排与车身轻量化的技术需求日益增加,节省焊点数量是汽车企业考虑的重要因素。作为白车身生产的重要工艺,焊点的排布最优化,可以较大程度的实现节能减排,同时满足强度及疲劳性能要求。

SOLUTION

在FEM分析中,点焊一般通过特殊形式的单元或特殊形式的组合单元表示(如ANSYS中采用BEAM188单元,,NASTRAN中采用CBAR或CWELD单元,ABAQUS采用 B31单元等等)。如下图采用六面体单元代表点焊。FEM分析一般针对点焊的数量和分布对焊接区域的强度和刚度的影响。

在耐久性分析领域,ANSYS Ncode DesignLife作为通用耐久性分析软件,已经被通用汽车公司选为他们的战略伙伴,推广为全世界范围内使用的 FE-Fatigue 软件。 Ncode可以识别FEM程序(ANSYS、NASTRAN、ABAQUS等)中的焊点,读取其中的单元力,结合内部自带的焊点材料的SN曲线,按照焊点的尺寸大小进行疲劳性能评估。Ncode中焊点的处理方法及其材料SN曲线如下图所示。

焊点的疲劳分析流程,与一般的疲劳分析过程类似,采用SN疲劳分析方法,过程如下图所示。

以车架模型为例,其模型在Ncode中的焊点疲劳性能分析流程如下所示。首先在ANSYS前处理中建立焊点模型,划分网格;然后设定边界条件进行有限元求解;其次在Ncode中导入ANSYS 结果文件,添加采集到的载荷历程,并赋予焊点相应的材料属性,进行疲劳性能计算;最后查看车架的疲劳寿命及损伤结果。

Customer Benefit

• 判断焊点的疲劳性能是否满足要求

• 根据焊点的寿命分布,为焊点的布局提供指导

• 对比寻优不同的焊点设计方案

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