汽车碰撞仿真研究中点焊连接关系的有限元模拟

在汽车有限元分析仿真计算中,结构中的点焊模拟一直是一个难以解决的问题。综合现有的模拟方法,对点焊提出了一种新的处理对策,即在焊接节点之间引入一个刚性梁单元,单元可承受拉伸力和剪切力,同时引入节点耦合技术,在计算焊接节点受力的时候将节点位移约束作为惩罚项添加进去。当单元内部受力超过点焊的实际承载能力时,焊点脱开,单元自动分解为两部分,且分解后自动进入接触搜寻处理系统。     

点焊连接的有限元建模方法研究及案例应用

建立一种高精度和高效率的点焊连接有限元模型可以提高点焊结构的有限元分析精度。通过焊接钢板的试验模态与计算模态的对比分析,探讨并评价了4类焊点模型的模拟精度、建模优劣和建模时间,确定了ACM2模型和CWELD/ELPAT模型为薄板点焊连接有限元分析中的较优选择。利用HyperMesh、Nastran软件联合仿真,对某电动汽车电池包进行了模态分析和台架定频振动试验工况的模拟,结合试验结果,进一步评估了两种焊点模型的模拟精度和模型计算速度。结果表明,CWELD/ELPAT模型能准确模拟焊点位置、模拟精度高、建模时间短且模型计算速度快,适用于模拟电池包的点焊连接,为解决电池包因焊点数量多、焊点附近局部网格不协调、结点不对齐导致的点焊建模难点提供了参考,为电池包的有限元分析提供了有力支持,具有较好的工程意义。     

基于人工神经网络的激光点焊焊点形态预测

建立适用于激光点焊焊点形态预测的人工神经网络模型,以点焊过程中的三个主要工艺参数(激光功率、点焊时间和离焦量)作为模型输入,输出为焊点表面、熔合面、背面直径以及熔深和横截面面积五个焊点形态参数。在此基础上,建立焊点形态模型,模型输入为神经网络的预测结果,输出为焊点形态。所建立的神经网络预测模型和焊点形态模型结合之后,可以实现激光点焊焊点的形态预测。网络测试结果显示实际值与网络预测值之间的RMS误差为0.1左右,模型输出的预测焊点形态与实际焊点形态之间较为吻合。根据模型的仿真结果,进一步研究点焊参数对焊点尺寸和形态的影响规律。结果表明未熔透焊点形态为Y形,而熔透焊点则存在多种形态,形态之间的转变主要受激光功率的影响。     

基于汽车碰撞仿真的点焊连接关系有限元模拟方法

针对现在一般汽车碰撞有限元模型采用刚性梁作为点焊连接关系的模拟方法,通过仿真计算和参数影响分析,发现网格大小以及刚性梁与相连平面的夹角对于点焊的失效时间有着很大的影响,采用刚性梁单元模拟点焊连接关系是不稳定、不可靠的。提出以不依赖网格节点的弹—塑性梁作为点焊连接的有限元模拟方法,并经过仿真结果对比,发现弹—塑性梁单元对小网格尺寸不敏感,对于点焊失效时间的模拟是稳定、可靠的,因而更加适合在汽车碰撞仿真中对点焊连接关系进行模拟。     

车身覆盖件点焊结构虚拟节点建模及应用

为了研究大量焊点快速建模及保证焊点的位置精度问题,提出了虚拟节点法以模拟点焊结构.首先在实际焊点位置处建立参考点,并把该参考点沿焊接面的法线方向向两焊接面投影,得到两个虚拟节点;焊接单元由该虚拟节点对构成,并在两虚拟节点之间引入一短梁单元来模拟焊接关系.其次,在每个虚拟节点和其周围网格节点之间建立分布耦合约束,通过耦合关系实现虚拟节点和其周围网格节点运动上的协调.经试验与比较表明,该方法仿真结果与试验结果一致性较好,比传统方法更有效地模拟实际焊点的力学行为,证实了虚拟节点法应用于模拟点焊结构的可行性.     

基于壳单元的侧碰移动可变形壁障研究

采用壳单元技术,参照蜂窝铝的真实窝孔结构,建立基于壳单元的侧碰移动可变形壁障(Moving deformable barrier,MDB)有限元模型;针对1∶1尺寸建模导致模型规模过大的问题,进行窝孔及单元尺寸等比例扩大,将单元规模缩减到原来的1/5;应用静态异面压缩仿真,对单元厚度与压缩强度进行参数化研究,合理匹配窝孔及单元尺寸扩大之后的单元厚度,确保模型缩放前后的静态压缩力学性能达到一致;针对动态试验压缩强度大于静态试验的现象,采用简易气囊模拟MDB窝孔中空气受压缩的率效应;结合侧碰试验中的蜂窝铝失效现象,设置铝箔的材料失效以及铝箔、前面板之间粘胶的材料失效;对所建立的壳单元MDB模型进行零部件级别与整车级别的试验验证,结果表明壳单元MDB模型具有很高的精度。     

利用CWELD和RBE2模拟焊点模态及刚度分析

分别采用CWELD和RBE2单元,模拟某副车架的焊点,利用MSC.NASTRAN软件计算其模态和扭转刚度,并与实验结果进行比较,结果表明,焊点采用CWELD与焊点采用RBE2模拟连接的副车架模态仿真结果,与实验结果的误差都在5%之内.CWELD模拟连接比RBE2模拟连接刚度强,两者的模态和扭转刚度仿真结果的误差在4%之内,但由于CWELD单元效率较高,所以在计算车体部件的模态和刚度时,推荐采用CWELD模拟焊点.     

基于有限元的圆锥滚子轴承建模研究

圆锥滚子轴承广泛应用于各工程领域,在对含有圆锥滚子轴承的工程实际模型进行仿真分析时,如何有效模拟实际模型中的轴承往往给工程技术人员带来困惑。运用非线性有限元理论,以某风力发电机组主轴系统为分析例子,在MSC.MARC软件中,分别采用变形体单元、Gap单元、刚体面三种建模方法模拟主轴系统中圆锥滚子轴承,对主轴进行静强度分析,并对三种建模方法计算结果进行评价,得到采用Gap单元为圆锥滚子轴承最优建模方案,为工程技术人员处理类似问题提供科学依据,具有工程使用价值。     

基于PLC位控单元的点焊控制系统设计

点焊在工业领域中应用的非常广泛。针对点焊过程中从一个焊点到另一个焊点的快速、精确地运行控制，这里利用PLC位控单元的控制系统，用步进电机驱动点焊电极，经过实际应用，实现了对点焊焊点位置的高效、准确和精密控制。     

轻型客车碰撞仿真中焊点界面的模拟

描述了轻型客车碰撞仿真研究中焊点界面的模拟方法，分析了焊点界面的不同约束条件和失效准则。在此基础上，利用有限元分析软件LS—DYNA3D，建立了某轻型客车驾驶室与刚性墙碰撞的有限元模型，并验证了所采用的焊点模拟方法。