[发明专利]一种金属材料焊点的精准建模方法

说明书

本发明提供一种金属材料焊点的精准建模方法，属于车辆仿真分析技术领域。本发明通过将实际焊点样件的力与位移曲线与CAE仿真模拟的力与位移曲线对比，调整仿真模拟的参数，使仿真输出的曲线与对应的试验曲线达到统一，得到焊点材料参数模型，用于整车仿真分析模型中，提高仿真分析结果的准确性和精确度。

技术领域

本发明涉及车辆仿真分析技术领域，尤其涉及一种金属材料焊点的精准建模方法。

背景技术

整车开发过程中，焊接点的性能对整车性能有着显著的影响。整车结构耐撞性开发仿真分析过程中，需要输入不同焊点的力学性能参数，并且为提高仿真精度，需要对参数进行对标处理。对标的精度直接决定了仿真分析结果的准确性和精确度。目前对碰撞中焊点失效模拟的研究，尚未有明确的流程和方法，主要是根据工程经验赋值，很难保证焊点在碰撞中的模拟精度，调试也存在一定的盲目性。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属材料焊点的精准建模方法，通过将实际焊点样件的力与位移曲线与CAE仿真模拟的力与位移曲线对比，调整仿真模拟的参数，使仿真输出的曲线与对应的试验曲线达到统一，得到焊点材料参数模型，用于整车仿真分析模型中，提高仿真分析结果的准确性和精确度。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种金属材料焊点的精准建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：用金属材料制作搭接拉伸试验、对接拉伸试验以及十字拉伸试验样件，测量母材的厚度，焊点的尺寸和位置，从材料高速拉伸试验机上分别试验得到不同工况的原始力与位移曲线，执行步骤二；

步骤二:使用等量做功法对步骤一得到的高应变率力与位移曲线进行平滑处理，通过平滑后的十字拉伸试验力与位移曲线获得焊点能承受的最大轴向力，通过平滑后的搭接拉伸试验力与位移曲线获得焊点能承受的最大剪切力，通过平滑后的对接拉伸试验力与位移曲线获得最大剥离弯矩和最大平面扭矩，执行步骤四；

步骤三：采用前处理仿真分析软件，搭建焊点样件CAE仿真分析模型，对标采用实体六面体焊点模拟，焊点尺寸和位置根据实际焊点状态设置，采用LS-DYNA作为仿真分析软件，材料类型MAT_SPOTWELD，接触为CONTACT_TIED_NODES_TO_SURFACE，执行步骤四。

步骤四：将步骤二得到的焊点能承受的最大轴向力、最大剪切力、最大剥离弯矩和最大平面扭矩带入失效仿真模型，进行仿真计算，得到不同工况的模拟焊点力位移曲线，执行步骤五；

步骤五：将步骤四得到不同工况的模拟焊点力位移曲线分别与步骤二得到的对应工况的实际焊点力位移曲线的最大力值进行一致性对比，若不一致，执行步骤六，若一致，执行步骤七；

步骤六：根据不同工况的对标结果进行相应的调整，如十字拉伸最大力值不一致，则调整步骤四输入到失效仿真模型中的最大轴向力参数，其他工况同理。调整后重新进行仿真计算，得到模拟焊点力位移曲线，执行步骤五，直到各个工况模拟焊点力位移曲线与实际焊点力位移曲线的最大力值一致，执行步骤七；

步骤七：焊点材料参数模型存储，执行步骤八；

步骤八：将步骤七中得到的焊点材料参数输入整车模型，进行整车分析。

本发明的金属材料焊点的精准建模方法有如下优点：

该数据处理方法过程简洁，易于掌握，使用较为基础的数据处理工具即可轻松实现。

等量做功法进行高应变率曲线的平滑处理极大程度上保证了数据的真实性，减小了失真，提高了数据的准确性。

仿真分析方法中输入参数均为试验直接获得，从而进一步保证了数据曲线的有效性和真实性，最终实现数据精度的提高和仿真精度的提高。

该种数据处理方法可针对不同种材料组合的焊接力学性能数据进行，在一定的厚度范围内，能满足仿真精度要求。