郭鹏程，曹淑芬，易 杰，李落星

铝合金汽车前防撞梁焊接过程的数值仿真与顺序优化∗

郭鹏程1，2，曹淑芬1，易 杰1，2，李落星1，2

(1.湖南大学，汽车车身先进设计制造国家重点实验室，长沙 410082； 2.湖南大学机械与运载工程学院，长沙 410082)

基于非线性弹塑性有限元方法，对6061-T6铝合金薄壁结构的汽车前防撞梁双脉冲MIG焊接过程温度场和应力应变场进行模拟分析。为提高模拟精度，采用双椭球热源模型描述移动的MIG焊接热源，并运用生死单元技术模拟焊丝的填充过程。结果表明，防撞梁焊后残余应力主要集中在吸能盒和横梁的焊缝附近，其最大值为273MPa，焊接变形主要表现为横梁两端吸能盒间距增加约2.05mm。通过4种不同焊接顺序下防撞梁焊后残余应力分布和变形的对比分析，发现先依次焊接两个吸能盒沿防撞梁长度方向的焊缝，再焊接另一反向其余焊缝的焊接顺序效果最优，该方案在满足装配要求的情况下可有效降低残余应力。

铝合金焊接防撞梁；数值模拟；焊接应力；焊接变形；焊接顺序

前言

防撞梁作为汽车车身安全结构的重要部件，在低速碰撞时通过承载和吸能的双重作用，保护汽车前纵梁等其它零部件和驾乘人员的安全。铝合金是实现汽车轻量化最理想的结构材料，在满足汽车安全性能要求的同时能有效实现汽车的轻量化。研究表明:铝合金汽车防撞梁与传统钢制件相比，不仅质量可减轻40%～70%，而且还能大幅提高其在碰撞过程中所吸收的能量[1－2]。……