基于激光螺旋焊接的车身结构焊接点断裂模型开发

近年来，随着对汽车安全性要求的不断提高，开发了用于分析车身结构失效的断裂模型，以改善汽车的安全性能。由于车身结构发生断裂失效时往往从焊接点开始，因而建立的车身结构断裂模型不仅需要能够模拟整车结构出现的变形，而且需要能够对焊接点的强度进行评价，这就需要建立准确的焊接点断裂模型。以往建立的焊接点断裂模型主要针对电阻点焊。目前，许多汽车生产商如丰田汽车制造商开始采用具有较高生产率的激光螺旋焊接。因而，需要基于这种新型焊接方式来开发出完整的焊接点断裂模型。

在进行焊接点断裂模型的开发时，重点在于断裂有限元模型的开发，以便于对整车结构断裂实现有限元分析。与电阻点焊相比，激光螺旋焊接不需要对待焊接的部件施加预紧力，因而待焊接部件之间不可避免地存在间隙，开发断裂模型时必须考虑该间隙的存在。为开发相应的断裂模型，需要进行多次综合性试验。试验结果表明，激光螺旋焊接形成的焊接点具有6种不同的断裂模式，比电阻点焊焊接点的断裂模式多1倍。所建立的焊接点断裂有限元模型，采用六面体单元表示焊接点熔核部分，采用壳单元表示焊接点附近的热影响区，焊接点的断裂主要取决于六面体单元上的等效塑性应变和三轴应力状态。将此焊接点断裂模型与车身结构有限元模型集成，便能够评价车身结构可能发生的断裂失效。

下一步，将通过焊接点的搭接剪切试验验证激光螺旋焊接焊接点有限元模型的准确性。

Koushi Kumagai et al.SAE

2016-01-1344.

编译：李臣