[发明专利]基于有限元分析的焊缝连接模拟方法

说明书

本发明提出了基于有限元分析的焊缝连接模拟方法，所述方法包括：确定实际的焊缝的尺寸并根据实际的焊缝的尺寸确定用于所述焊缝的热影响区域以及焊核区域的网格的大小以及厚度；基于所确定的用于所述焊缝的热影响区域以及焊核区域的网格的大小以及厚度对所述焊缝进行有限元建模。本发明所公开的基于有限元分析的焊缝连接模拟方法具有高的模拟精确度。

技术领域

本发明涉及焊缝连接模拟方法，更具体地，涉及基于有限元分析的焊缝连接模拟方法。

背景技术

当前，随着车辆的日益发展和普及，通过有限元分析方法对车辆制造中所使用的缝焊进行建模（例如CAE（计算机辅助工程）模型）以准确模拟焊缝连接并进而分析和确定对应的结构的强度、抗疲劳性、耐撞性以及NVH（噪声、振动与声振粗糙度）等特性变得越来越重要。

现有的两种基于有限元分析的焊缝连接模拟方法的基本工作原理如下：（1）在第一种方式中，将焊缝连接定义为两个板之间的刚性连接,并采用刚性单元进行模拟；（2）在第二种方式中，采用柔性连接,但是焊缝被定义为两个连接板的厚度,并且其材料属性等同于两个连接板的材料属性。

然而，现有的技术方案存在如下问题：（1）针对第一种方案，由于将焊缝连接简单地定义为刚性连接,故会引起连接处的单元突变,从而造成该区域的模拟结果不真实（即与实际相比差别较大），由此导致模拟的效果比较粗糙；（2）针对第二种方案，其避免了连接处的单元突变,但是由于没有考虑热影响区及焊核区的影响，故焊缝连接模型仍旧比较简单,由此导致模拟的效果仍然比较粗糙。

因此，存在如下需求：提供具有高的模拟精确度的基于有限元分析的焊缝连接模拟方法。

发明内容

为了解决上述现有技术方案所存在的问题，本发明提出了具有高的模拟精确度的基于有限元分析的焊缝连接模拟方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于有限元分析的焊缝连接模拟方法，所述方法包括下列步骤：

（A1）确定实际的焊缝的尺寸并根据实际的焊缝的尺寸确定用于所述焊缝的热影响区域以及焊核区域的网格的大小以及厚度；

（A2）基于所确定的用于所述焊缝的热影响区域以及焊核区域的网格的大小以及厚度对所述焊缝进行有限元建模。

在上面所公开的方案中，优选地，所述步骤（A2）进一步包括：

（B1）根据所确定的用于所述焊缝的热影响区域的网格将邻近所述焊缝的第一排单元构建成热影响区域模型；

（B2）根据所确定的用于所述焊缝的焊核区域的网格将焊缝位置以及搭接部分处的单元构建成焊核区域模型。

在上面所公开的方案中，优选地，所述步骤（B1）进一步包括：根据所确定的用于所述焊缝的热影响区域的网格的大小切割热影响区域几何模型。

在上面所公开的方案中，优选地，所述步骤（B2）进一步包括：根据所确定的用于所述焊缝的焊核区域的网格的大小切割焊核区域几何模型。

在上面所公开的方案中，优选地，所述步骤（A2）进一步包括：抽取焊缝区域的内边缘几何中面以划分网格；调整和优化所划分的内边缘网格，以致所述热影响区域和所述焊核区域的网格节点能够一一对应；根据设计要求为所述热影响区域和所述焊核区域赋予材料属性，并将所确定的用于所述焊缝的热影响区域以及焊核区域的网格的厚度尺寸分别赋予所述热影响区域和所述焊核区域。

在上面所公开的方案中，优选地，所述步骤（A2）进一步包括：将所述热影响区域和所述焊核区域中的对应的网格节点用二维壳单元一一连接，以模拟两个部件之间的焊缝连接。