点焊连接的有限元建模方法研究

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1、------------------------------------------------------------------------------------------------点焊连接的有限元建模方法研究第1卷第5期2011年11月汽车工程学报ChineseJournalofAutomotiveEngineeringVol.1No.5Nov.2011杨然1，陈君毅2，王宏雁1,2（1.同济大学中德学院，上海200092；2.同济大学汽车学院，上海201804）摘要：基于点焊单搭接剪切拉伸试验，在ANSY

2、S软件环境中模拟点焊连接的力学特性，从材料模型、计算模型等方面，尤其是焊点单元与基材单元的连接方式对点焊连接在剪切拉伸工况下的建模方法进行研究。针对焊点单元与基材单元的共节点连接、MPC连接、节点耦合连接3种情况，通过模拟计算结果与真实试验结果的比对，得出较为精确的焊点连接模拟方法，并对焊点单元与基材单元的不同连接方式建模的优劣进行分析。关键词：点焊接头；有限元模型；焊点模拟；弹塑性材料中图分类号：U466文献标志码：ADOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2011.05.003Researchon

3、FiniteElementModelingofSpotWeld-bondedJointsYangRan1，ChenJunyi2，WangHongyan1,2（1.Chinese-GermanCollege,TongjiUniversity，Shanghai200092,China；——————————————————————————————————————-----------------------------------------------------------------------------------

4、-------------2.CollegeofAutomotiveEngineering,TongjiUniversity，Shanghai201804,China）Abstract：Basedonthesheartest,thepaperexploredanavailablesimulationmethodusedforspotweld-bondedjointsintheANSYSWorkbenchenvironment.Theresearchfocusesonthematerialmodel,calculatio

5、nmodelandespeciallyonthesimulationmethodforthejointbetweenthespotelementsandtheplateelements.Onthebasisofrealsheartestresult,afiniteelementmodelwasbuilttodeterminethemostaccuratesimulationmethodforspot-weldedjointsbycomparingtheresultsofthreemethods:theconodemet

6、hod,MPCmethodandnodecouplingmethod.Keywords：spotweldbondedjoint；finiteelementmodel；spotweldsimulation；elasticplasticmaterialmodel点焊连接具有质量轻、静强度高、可靠性好、性能稳定和易实现自动化等优点，在汽车工业中被广泛采用，是车身结构中大量金属板件之间的主要连接形式[1]。因此，在车身设计的早期，运用计算机辅助分析手段，对焊点的连接强度进行模拟分析，对于有效降低生产成本，缩短产品开发周期，提高

7、产品的质量有十分重要的现实意义。目前国内外采用有限元模拟对焊点进行研究的主要人员和方法有：（1）清华大学的吕毅宁、吕振华[2]基于双帽形焊接薄壁梁结构对焊点建模方法进行了——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------探索，分析了直接连接焊点模型和RBE3单元模型对模型刚度和固有振动频率的影响。（2）奇

8、瑞汽车股份有限公司的金泉军[3]基于方盒冲压形件采用ABAQUS软件对简化焊点单元选收稿日期：2011-05-04基金项目：国家自然科学基金项目（50975208）择及建模方法进行了研究，认为弹塑性单元耦合3个平移自由度与3个转动自由度的焊点模型模拟结果更为准确。（3）法国的BertrandLangrand和AlainCombes