孟凡亮+张林波+吴泽勋

摘要： 为改善焊点疲劳仿真寿命分布的合理性，基于盒状样件，讨论焊点的模拟方法对疲劳仿真寿命的影响，并进行疲劳仿真结果与试验结果的对比分析.结果表明，梁单元焊点模型和ACM焊点模型受网格尺寸的影响较大；而nugget焊点模型受网格尺寸影响相对较小，即使在焊点周边的网格尺寸一致性不好的情况下，该模型也能给出相对合理的寿命分布结果.

关键词： 焊点疲劳； 疲劳仿真； 梁单元焊点； ACM焊点； nugget焊点； 寿命分布

中图分类号： TG113.263； TB115.1文献标志码： B

0引言

点焊是汽车零部件的主要连接方法，每一个车身中大约有3 000～5 000个焊点.在车身耐久试验过程中，90%以上的车身开裂源于焊点.[1]可见，焊点的正确模拟对早期的车身疲劳寿命预测具有非常重要的意义.

焊点疲劳仿真主要采用结构应力作为疲劳参数进行分析，而其结构应力一般通过简化的焊点模型获得.目前，简化焊点模型主要采用梁单元或实体单元[2]模拟，其与连接片体之间存在多种连接方式，如可采用共节点直接连接[3]，RBE2单元伞状连接[45]，RBE3单元伞状连接[67]和梁单元伞状连接[89]等.

目前，关于焊点模拟方法对疲劳仿真寿命的影响研究较少.本文选择最常用的3种焊点简化模型，考虑网格尺寸对仿真寿命的影响，并进行案例分析验证.

1焊点疲劳寿命评估方法

目前广泛使用的焊点疲劳寿命评估方法把结构应力作为疲劳参数进行分析.本文采用的结构应力通过焊点所受6个方向力确定.[10]σp1，σp2=σr，sum+σθ，sum±（σr，sum-σθ，sum）2+4τr，θ，sum2（1）式中：σp1和σp2分别为焊核边缘上的主应力；……