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《車身結(jié)構(gòu)中焊點疲勞壽命預(yù)估.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、萬方數(shù)據(jù)·材料·工藝·設(shè)備·車身結(jié)構(gòu)中焊點疲勞壽命預(yù)估朱濤高峰劉國良(北京航空航天大學(xué))【摘要】采用焊點疲勞壽命預(yù)估方法，通過有限元分析并結(jié)合應(yīng)力計算，即可計算出實際載荷工況下的焊點疲勞損傷。采用該方法對某轎車B柱結(jié)構(gòu)焊點的壽命進行了預(yù)估，得出了各焊點的損傷和壽命分布情況，并預(yù)測出發(fā)生失效的部位為B柱與上橫梁相交處，預(yù)測結(jié)果與實際發(fā)生的損壞部位一致。主題詞：車身點焊疲勞壽命計算，中圖分類號：U461．91文獻標識碼：A文章編號：1000—3703(2006)02—0037—03Pre-Estimation
2、ofFatigueLifetimeofWeldingSpotsofBIWsZhuTao，GaoFeng，LiuGuoliang(BeijingUniversityofAeronauticsandAstronutics)【Abstract]Withtheweldingspotfatiguelifetimepre—estimationmethod，bycombinationofthefiniteelementanaly·sisandstresscalculation，theweldingspotfatigue
3、damageunderactualloadcanbecalculated．Withthismethod，lifetimeofweldingspotsoftheB-pillarofacarwaspre-estimated，anddamageofdifferentweldingspotsandlifetimedistributionwereobtained，anditwaspredictedthatfailurewilloccuratintersectionoftheB-pillarandtheuppercr
4、oss-member．Thepredicatedresultisconformabletothatofactualdamage．Keywords：Body，Weldingspot，F(xiàn)atiguelifetime，Calculation1前言點焊作為一種高效的連接方式廣泛應(yīng)用于汽車零部件和整車的制造過程中，在很大程度上促進了現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展。但由于焊接的特性，經(jīng)大量試驗表明，與母材相比，焊接連接會大大降低整個結(jié)構(gòu)的抗疲勞破壞的性能，這使得通過點焊連接的結(jié)構(gòu)在工作期間常常在焊接處發(fā)生失效破壞，進而造成事故的發(fā)生
5、。而且進行點焊連接的設(shè)備和工藝較復(fù)雜，加工成本很高¨1。所以，如果能在設(shè)計的初期通過計算對焊點的疲勞壽命進行預(yù)測，了解整個結(jié)構(gòu)上焊點的分布情況，就可以對實際工藝中焊點的個數(shù)、處理方式進行合理的調(diào)整，以提高產(chǎn)品的疲勞性能，并降低制造成本。此計算和分析具有工程實際意義。針對汽車某部件的點焊連接，通過一套以完整的、經(jīng)過工程檢驗的理論為基礎(chǔ)的分析程序，對其焊點的疲勞壽命進行了詳細計算和分析。2焊點疲勞壽命計算2．1焊點疲勞壽命計算原理由于焊接形式的多樣性，且對于不同加載工況下載荷參數(shù)的不易確定性，對焊接疲勞強度的
6、研究2006年第2期方法也各有不同。Radaj和Sheppard21通過研究指出，在不同結(jié)構(gòu)和不同載荷形式下的焊點疲勞耐久性，可以通過對焊點周圍板上局部應(yīng)力進行數(shù)值計算分析的方法來方便地評估。Ruppc31等人則描述了如何計算這些結(jié)構(gòu)應(yīng)力，并基于最大、最小應(yīng)力和一個載荷譜對焊點進行疲勞壽命計算。本文應(yīng)用的計算程序與Rupp等人的工作成果相似，不同的是結(jié)構(gòu)應(yīng)力通過有限元方法計算，并進一步把靜態(tài)、瞬態(tài)、模態(tài)結(jié)果也應(yīng)用到焊點疲勞壽命計算中。對于有限元模型，要求用垂直于兩連接板的剮性梁單元來模擬焊點，而兩連接板用
7、位于板中面的殼單元來模擬，如圖1所示。經(jīng)梁單元傳遞的力和力矩被用來計算焊核和連接板周圍的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，依此通過S一Ⅳ法預(yù)測焊點的疲勞壽命。其中梁單元的直徑即為實際的焊核直徑，梁單元附近的殼單元網(wǎng)格無需特殊細化，保證梁單元的足夠連接剛度即可。經(jīng)驗表明，焊點周圍的殼單元尺寸為焊核直徑的兩倍以上時能滿足要求。2．2計算結(jié)構(gòu)應(yīng)力圖2所示為典型的點焊連接件。通過有限元方法來計算結(jié)構(gòu)應(yīng)力時，模擬焊核的剛性梁單元長度為0．5(s。+s：)，其中s。和s：分別為板l和板2的厚一37—萬方數(shù)據(jù)·材料·工藝·設(shè)備·度，點1和點2
8、分別為梁單元在兩層殼單元上的端點，點3為焊核中心線與兩板連接面的交點。所有的力和力矩按圖2坐標系對應(yīng)計算。圖1焊點有限元模型示意I}j—————·-YX——。0、心2＼＼!／點一一一＼≮。，一+—鬟蘩囊辯一．?j卜-一一一一一，—謄囂融，一*一·
9、板2板ll到2典型點焊連接件從計算所得的數(shù)據(jù)結(jié)果文件中分別提取點1、點2、點3的力E、E、E和彎矩魍、眠、必，依此來計算板1和板2內(nèi)表面以及焊核與兩板交接點處的結(jié)構(gòu)應(yīng)力(沿焊核圓周方
