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《汽车动态仿真中车身点焊有限元建模的新方法_何文》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、汽车工程2006年(第28卷)第1期AutomotiveEngineering2006(Vo.l28)No.12006018*汽车动态仿真中车身点焊有限元建模的新方法何文,张维刚,钟志华(湖南大学现代车身技术教育部重点实验室,长沙410082)[摘要]对点焊连接提出了一种新的模拟技术,即不同于传统的节点对节点模拟焊接。新型焊接单元在有限元节点与单元之间引入一短梁单元来模拟焊接关系,单元承受拉伸力和剪切力。仿真实例说明,此新型焊接单元,既保证了仿真计算的可靠,又避免了传统算法中细化局部网格的处理,减轻了工作量。关键词:汽车碰撞仿真,点焊,有限元,建模方法NewFiniteElementModel
2、ingTechniqueforSpot-weldsofAutobodyinVehicleDynamicSimulationHeWen,ZhangWeigang＆ZhongZhihuaKeyLaboratoryofAdvancedTechnologyforVehicleBodyDesign＆Manufacture,MinistryofEducation,HunanUniversity,Changsha410082[Abstract]Thispaperpresentsanewfiniteelementmodelingtechniqueforspot-weldsofautobodyinvehi-cl
3、ecrashsimulation.Insteadoftheconventionalnode-nodemodel,thespot-weldismodeledbyanewshortbeamelementintroducedintobetweennodeandelement,whichissubjecttothetensileandshearforces.Simulationex-perimentsarecarriedout,whichverifythevalidityandefficiencyofthenewmodelingtechniqueforspot-weldsofautobody.Keyw
4、ords:Vehiclecrashsmiulation,Spot-welding,Finiteelement,Modelingtechnique车制造中的一个重要装配方式,在汽车发生碰撞时1前言它还将影响车辆的缓冲吸能特性,焊接点的失效与否影响着车身各部件的动力学关系。因而在汽车碰[1]由于车身结构具有焊点数目多、空间曲面复撞有限元模拟计算中,如何对点焊进行正确的模拟杂及几何特征多等特点,要建立精确的车身模型极是十分重要的一环。为困难。在建模时,一般都对车身结构进行了简化作者对点焊连接提出了一种新的模拟技术,焊处理,而对与车身动力学模型精度至关重要的大量点由具有一定截面特性和材料的梁单元模拟,
5、焊接焊点和其他各种连接形式没有详细考虑。单元由有限元节点和有限单元组成。这样在车身有在对汽车碰撞特性进行试验研究时发现,车身限元建模时无须考虑节点对齐,新焊接单元对有限连接方式的失效行为对整车的碰撞性能起着至关重元节点的依赖性大为降低,焊点位置精度较高。要的作用。由于汽车车身结构几乎都是由薄壁金属件构成,在发生碰撞时,受到强烈撞击的薄壁构件会2焊接单元的建立发生塑性变形,这种塑性变形即伴随着碰撞能量的吸收。与一般的吸能元件不同,薄壁构件的碰撞吸汽车碰撞仿真有限元模型中,传统方法是采用[2]能除了与本身的材料有关外,还与焊点、材料壁厚、刚性元直接连接节点来模拟焊接,焊接单元是由横截面以及预变形密
6、切相关。因此,点焊不仅是汽模拟焊点的有限元节点对构成。在建立焊接单元*国家973课题(2004CB719402)、国家自然科学基金项目(10372029)和(59375196)资助。原稿收到日期为2004年7月5日,修改稿收到日期为2005年3月18日。82汽车工程2006年(第28卷)第1期时,按传统的方法,要求刚性元尽量垂直于连接的单当对汽车进行动态碰撞仿真计算时,由于涉及的元,且尽量选择靠近焊点实际物理位置的有限元节都是大位移、大转动、大变形问题,存在多重非线性因点对。由于焊点数目较多且分布位置不连续,为保素(几何非线性、材料非线性、接触非线性等),若采用证实际的焊点位置跟节点之间的对应
7、,受单元网格隐式算法,需求解一系列复杂的方程,不仅使计算工划分技术的限制,需将焊点之间的间隔区域划分为作量增加,也使问题的求解难度增大。因此目前对汽细密的单元网格,这样的处理将使得整个模型的计车的碰撞仿真研究,广泛采用显式有限元算法,以缩算工作量剧增,而且焊点的位置也较难保证。短计算时间步长,适应系统非线性响应的需要。整车车身有限元模型已经十分复杂,为不增加显式有限元算法一般采用中心差分法求解,对
