基于汽车碰撞仿真的拼焊板焊缝有限元建模方法

摘要

一种汽车计算机辅助设计技术领域的建基于汽车碰撞仿真的拼焊板焊缝有限元建模方法，包括以下步骤：第一步、基础板建模，包括基础板硬点布置、基础板网格划分、基础板网格平移；第二步、双层梁焊缝模型建立，包括空间节点布置、双层梁制作、将梁与基础板连接；第三步、双层梁单元的属性赋值，包括梁单元材料属性赋值、梁单元截面属性赋值；第四步、将所建立的拼焊板焊缝模型连同基础板网格模型移入碰撞有限元计算模型。本发明既考虑了焊缝的材料属性又考虑了焊缝的形状，能够准确模拟焊缝的在碰撞仿真中的变形行为，提高汽车碰撞仿真精度，且快速有效，便于技术人员掌握。

主权项

1、一种基于汽车碰撞仿真的拼焊板焊缝有限元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：第一步、基础板建模a.基础板硬点布置：利用几何处理模块在两块基础板与焊缝相连边界处均匀布置硬点，使焊缝相连边界处的基础板网格节点一一对应；b.基础板网格划分：使用网格划分模块对两块基础板进行网格划分；c.基础板网格平移：保持其中一块基础板网格不动，平移另一块基础板网格，使拼焊板的中心面位置与实际相符合；所述的几何处理模块、网格划分模块均采用前处理软件实现；第二步、双层梁焊缝模型建立a.空间节点布置：在每个硬点位置上下布置两个空间节点，通过空间节点的准确布置模拟出焊缝的形状；b.双层梁制作：沿着焊缝方向将两块基础板上下方的两排空间节点以Huges-liu减缩梁一一连接，形成两排空间梁单元结构；c.将梁与基础板连接：用刚性连接单元将硬点处节点和所建立的双层梁节点约束在一起；第三步、双层梁单元的属性赋值a.梁单元材料属性赋值：拼焊板焊缝材料以各向同性及率无关的幂指数塑性材料模型对所建双层梁单元进行赋值，使焊缝模型材料与实际焊缝材料相一致；b.梁单元截面属性赋值：按照尺寸公式对所建双层梁单元截面属性进行参数赋值，使焊缝与实际情况具有相同的横截面面积，进而具有与实际情况相同的强度；第四步、将所建立的拼焊板焊缝模型连同基础板网格模型移入碰撞有限元计算模型，通过有限元解算程序的仿真，最终获得正确的拼焊板零件变形模式；所述的各向同性及率无关的幂指数塑性材料模型为Ludwick-Hollomon材料模型，即LS/DYNA中的18号材料*MAT_POWER-LAW_PLASTICITY进行赋值：σ＝Kεn式中，σ为真实应力，ε为真实应变，K和n分别是强度系数和应变硬化指数；所述的尺寸公式为$t_{\mathrm{si}}=\frac{t_1+t_2}{4},i=\mathrm{1,2}$$t_{\mathrm{ti}}=\frac{L}{N},i=\mathrm{1,2}$式中tsi和tti分别表示在s方向和t方向上梁i的厚度；L是焊缝长度，N是焊缝相邻一侧壳单元的个数。