基于耐撞性的车身焊点动态失效研究及应用

基于车身耐撞性,对车身焊点热影响区的受力状态进行了分析,得到了基于许用剪应力和拉应力的焊点失效准则;基于失效准则对焊点进行了剪切及拉伸动静态试验,拟合得到了焊点的动态失效模型;将焊点动态失效模型带入子系统模型进行参数对标,将对标数据代入整车碰撞模型中,和试验相比得到了更加相似的焊点失效模式,提高了碰撞仿真的精准度。     

基于试验标定的轿车碰撞焊点失效模拟方法研究

研究了在轿车有限元碰撞仿真中准确模拟焊点失效的方法。对点焊样件进行拉伸和剪切力学实验,建立了试验的一维焊点有限元模型和相应的失效模型,使用数值优化等方法,对焊点失效模型的参数进行了校核标定,使仿真中焊点的受力和失效后吸收的能量与试验的偏差最小。应用此方法在仿真中再现并解决了某次碰撞试验中出现的焊点开裂问题。提出了建立车身焊点失效参数数据库的设想。     

整车焊点失效预测的研究及应用

通过在CAE模型中对焊点添加失效判据,解决了汽车碰撞有限元模拟中难以准确预测焊点失效的问题。基于焊点力学性能试验获取的焊点失效参数建立焊点失效判据;通过多焊点部件的仿真与试验对比,验证了焊点失效判据的有效性。结果表明,添加焊点失效判据能反映真实的焊点受力和失效情况。在整车碰撞模型中进行焊点失效预测,并通过与实车碰撞结果的对比,表明该方法能准确预测出实车碰撞中的焊点失效情况,对整车碰撞安全设计具有指导意义。     

点焊连接的有限元建模方法研究

基于点焊单搭接剪切拉伸试验,在ANSYS软件环境中模拟点焊连接的力学特性,从材料模型、计算模型等方面,尤其是焊点单元与基材单元的连接方式对点焊连接在剪切拉伸工况下的建模方法进行研究.针对焊点单元与基材单元的共节点连接、MPC连接、节点耦合连接3种情况,通过模拟计算结果与真实试验结果的比对,得出较为精确的焊点连接模拟方法...     

点焊参数对高强不锈钢焊点的影响

为了研究电阻点焊参数对高强不锈钢的焊点强度的影响,选用日本SUS301L系列材料,采用拉伸试验和断面试验方法研究了焊点强度、焊核直径。试验结果表明,焊点强度满足要求,熔核尺寸符合要求。对奥氏体高强不锈钢而言,在压力一定时,电阻点焊拉伸强度随电流和焊接周波增加而增加。采用大电流、短时间的焊接参数是较为合适的规范。     

基于耐撞性的前纵梁焊点模拟及其优化设计

建立了3种焊点有限元模型,并通过薄壁梁(代表前纵梁)落锤试验,验证其模拟精度。结果表明,Beam单元最适合碰撞过程中焊点的模拟。分析了焊点失效对耐撞性的影响,同时采用试验设计和响应面法,对薄壁梁的几何参数和焊点位置进行了优化。结果提高了耐撞性,减小了焊点失效的风险。实车试验证明了该方法的合理性。     

针对儿童座椅拉拽失效的车身结构改进

在乘用车前期设计阶段,为让儿童保护的安全性能得到控制和优化,以某乘用车根据国家安全法规要求进行儿童座椅拉拽台架试验时,ISOFIX固定装置出现焊点从车身上拉脱失效为例,基于焊点热影响区损伤的焊点失效准则和钣金断裂失效准则,运用有限元分析对其进行虚拟评估和结构改进,有限元分析与试验结果吻合良好.改进结构通过了儿童座椅拉拽...     

铸造铝合金CXXX的失效行为分析

采用数值参数反分析方法得到铸造铝合金CXXX的GISSMO损伤失效参数。由准静态单轴拉伸试验,得到CXXX材料的应力应变曲线,并采用SHS准则对硬化曲线进行外推。然后开展剪切、单轴拉伸、中心孔、缺口、三点弯曲、杯突六种不同应力状态下的准静态试验,并采用LS-OPT中仿真结合试验的数值反求得到GISSMO失效参数。由试验可知,铸造铝合金CXXX表现与钢材等延性材料不一样,最显著的特点就是铸铝材料在颈缩前断裂失效,这使铸造材料CXXX的GISSMO材料失效开发更简洁方便。铸造铝合金CXXX材料失效开发方法可为相近的铸铝材料工程应用提供参考。     

碳纤维与铝合金螺栓连接拉伸失效仿真研究

通过有限元软件ABAQUS中Explicit模块建立碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）与铝合金螺栓连接接头的有限元仿真三维模型，并进行了相对应的单钉单剪拉伸试验研究。结合试验和仿真结果，获得了螺栓连接接头在单轴拉伸载荷下的损伤失效模式。铝合金失效基于延展性（Ductile）金属失效准则，CFRP失效准则基于Hashin准则，可以表现复合材料在纤维拉伸压缩、基体拉伸压缩、法向分层拉伸压缩和纤维与基体剪切模式下的7种失效形式，复合材料起始失效后采用刚度折减规则实现刚度退化。结果表明，螺栓失效过程分为3个阶段，即线弹性阶段、CFRP损伤起始阶段、接头失效阶段。对比仿真和试验结果，以接头强度角度考虑，仿真结果与试验结果误差为6.3%，说明了有限元仿真模型的有效性。通过有限元仿真结果分析发现，在螺栓接头失效过程中，CFRP失效发生在基体拉伸和压缩模式以及法向分层压缩模式上，铝合金表现出了明显的延展性损伤形式。     

某N_1类车辆安全带固定点强度对标及改进

为了对标某N_1类车辆安全带固定点的失效情况,釆用带热影响区的实体单元模拟焊点,搭建仿真模型,模拟整车50 km/h正面碰撞试验。对标结果显示,仿真中安全带固定点的失效情况与试验结果基本一致。对车身结构进行改进,在薄弱部位增加焊点和加强板,改进后安全带固定点保持完整。在此基础上,重新进行50 km/h正面碰撞试验,试验结果显示安全带固定点未失效,改进方案满足设计要求。     

压气机叶轮失效转速预测方法研究

增压器工作转速极高,在工作时会出现转速急剧上升的情况,若叶轮破裂,将对增压器造成灾难性后果.在产品研发前期,利用数值模拟方法获得压气机叶轮的最高失效转速有着重要的意义.开展叶轮材料2A70拉伸试验,建立材料弹塑性本构模型,为叶轮仿真模拟提供材料边界.通过压气机叶轮的超转速破坏试验和压气机叶轮的仿真模拟研究,提出基于M ises应力、主塑性应变和等效塑性应变能3种叶轮失效转速预测方法,并对3种方法进行分析比较.研究结果表明:M ises应力预测失效转速的方法精度最高,相对试验偏差为4.2％;等效塑性应变能和主塑性应变预测失效转速的方法偏差相对较大,相对试验偏差分别为6.9％ 和8.8％;3种预测方法最大失效转速均偏大.     

钢铝混合后地板总成的自冲铆连接性能研究

通过子午线剖面组织分析和拉伸-剪切试验分析,对钢铝混合后地板总成的自冲铆连接性能和失效模式进行了研究。结果表明,板材的搭接组合方式对自冲铆接头的子午线剖面组织特征、拉伸剪切性能以及失效模式产生明显影响。当底层材料为AlSi10Mg高压铸铝,接头的残余底厚(t_(min))以及底层互锁长度(a)较大;当底层材料为HC340/590DP高强度钢,接头的t_(min)和a值较小。接头的失效模式可分为3类,铆钉与上板分离、铆钉腿与下板分离以及上层板材断裂。所有接头的子午线剖面特征值以及拉伸-剪切性能均满足企业标准,因此,自冲铆接可实现钢铝混合后地板总成的焊装。     

铝合金焊接结构塑性变形及断裂失效预测方法

铝合金焊接接头力学性能不均匀加大了焊接结构变形及开裂失效预测的难度。通过特殊样件拉伸试验,结合有限元反求方法获得了铝合金焊接接头焊缝、热影响区局部材料参数,建立从细观损伤力学角度预测铝合金焊接结构变形开裂的GTN(Gurson-Tvergaard-Needlemen)损伤模型。将焊接接头按照材料性能差异进行分区,构建精细有限元模型,采用Ls-dyna软件结合GTN损伤模型对铝合金拼焊薄壁梁结构轴向压溃变形及开裂失效进行了预测,预测结果与试验吻合很好,验证了该方法的有效性。     

南方湿热地区沥青路面裂缝填封材料性能研究

选取70#基质沥青、改性沥青、五类专用密封胶作为沥青路面裂缝填封材料进行室内性能试验,分析南方湿热地区高速公路沥青路面裂缝填封材料性能提升方向。结果表明,南方湿热地区沥青路面裂缝处治密封胶未来改善方向主要为抗硬物破坏性能、浸水低温拉伸性能、低温拉伸性能三方面,使其能适应气候、地质及高速载重环境。     

新能源动力电池包箱体挤压失效数值分析

针对新能源动力电池包箱体在挤压时,出现的大面积材料撕裂失效行为,提出一种基于广义增量应力状态依赖性损伤模型（GISSMO）材料断裂准则,采用LS-Dyna软件进行有限元分析建立实验数值模型的方法,通过设计失效物理样件,开展材料单向拉伸实验、胀形实验,标定不同应力三轴度状态下的失效塑性应变值,同时引入累积损伤参数以考虑累积损伤因素的影响。运用三点弯曲实验,矫正材料失效本构模型,通过比对箱体的挤压实验与仿真模拟结果,发现材料的失效区域、位置及过程失效行为均有较好的一致性,挤压力位移曲线的吻合度较高,验证了所得的基于GISSMO材料断裂准则失效计算模型,可以准确预测动力电池包箱体受到挤压破坏时产生的裂纹产生、材料失效问题。     

车身结构中焊点疲劳寿命预估

采用焊点疲劳寿命预估方法,通过有限元分析并结合应力计算,即可计算出实际载荷工况下的焊点疲劳损伤。采用该方法对某轿车B柱结构焊点的寿命进行了预估,得出了各焊点的损伤和寿命分布情况,并预测出发生失效的部位为B柱与上横梁相交处,预测结果与实际发生的损坏部位一致。     

某车型中排座椅安装点结构强度分析与优化

某车型中排座椅安装点结构在做安全带拉力试验时,后内侧座椅安装螺栓发生拉脱,无法满足试验要求,试验失败。文章通过研究中地板座椅安装强度失效原因,利用CAE仿真软件,对中地板座椅安装点结构以及焊点进行优化。优化后的结构,在试验中未出现问题,满足试验法规相关要求。     

轻型越野车高热负荷制动盘的研发

针对越野车制动盘在山区行驶过程中频繁制动下产生高温裂纹甚至断裂的失效模式,通过对失效制动盘进行金相分析、材料成分、表面硬度测试等试验数据的分析,提出了制动盘一种新的化学成分配方。该配方重新定义了C、Cu、Cr等成分的含量。最后,通过制动盘抗开裂特性试验以及制动盘热冲击试验对比分析,新配方制动盘高温性能大幅度提升(按抗热冲击试验:提升100%,按抗开裂特性试验:提升400%),同时成本增加较少,具有较高的性价比。     

30^#硬质沥青及其混合料低温性能试验研究

通过对硬质沥青(AH-3试验,对比研究了30#硬质沥青的低温性能;并通过对4种不同的沥青混合料进行低温弯曲试验和直接拉伸试验,分析了30#硬质沥青混合料的低温抗裂性能.结果表明:硬质沥青混合料适用于河南省沥青路面的中下面层铺装.     

车身纵梁补丁板热成形轻量化设计及优化

为实现某车型前地板下纵梁零件的轻量化设计,消除高强钢冷冲压零件存在的尺寸精度问题,采用补丁板热成形技术对初始设计中的高强钢冷冲压产品结构进行等强度优化设计。在产品优化设计过程中,结合补丁板热成形技术针对零件功能和受载工况对总成进行了材料厚度优化。并使用Pam-Stamp 2G软件对补丁板热成形工艺过程进行模拟分析,预测出成形过程中存在的焊点变形问题。通过对焊点数量、位置的优化设计迭代,经实物验证,消除了焊点变形可能导致的产品失效风险。最终实现总成减重24.1%的同时降低了模具投资。