[发明专利]有十六边形点焊热影响区结构的碰撞有限元模型建模方法

说明书

本发明揭示了一种具有十六边形点焊热影响区结构的碰撞有限元模型建模方法，包括：导入碰撞有限元模型；有限元网格的点焊中心定位；有限元网格修正；确定点焊的焊核区直径和热影响区直径；生成十六边形的焊核区和热影响区的有限元网格区；对十六边形的焊核区和热影响区的有限元网格区进行属性赋值。本发明的具有十六边形点焊热影响区结构的碰撞有限元模型建模方法具有如下的有点：建模过程高度自动化，无需人工手动建模，即可快速生成具有十六边形点焊热影响区结构的碰撞有限元模型，通过碰撞求解器仿真分析模拟来预测热冲压成型件点焊热影响区撕裂的风险，从而提升车身结构的碰撞性能并缩短车身结构开发周期和降低开发费用。

技术领域

本发明涉及汽车制造领域，更具体地说，涉及汽车制造过程中的软件辅助的建模方法。

背景技术

研究表明，汽车的重量每减少10％，整车油耗可降低大致6％-8％。为了整车的耐撞性和轻量化需求，采用热成型工艺(Hot Forming)的钣金件在车身结构上获得广泛应用。热成型件主要应用的车身部件如车身B柱、后纵梁、门槛梁等。车身结构碰撞性能要求高的部位采用热成型件，不仅可以满足相关的碰撞要求，也能获得良好的减重效果。在车身结构中，除了热成型件以外，还存在大量的非热成型件。热成型件与非热成型件在翻边上通过电阻点焊的方式，组成完整的型腔结构。由热成型件与非热成型件焊接形成的组合结构不仅能提供车身结构碰撞性能，也能很好地降低车身重量。

由于采用热成型工艺的热成型件的强度和刚度普遍高于其他的非热成型板材，而两者连接的点焊则会在热成型件上形成焊核区(FZ，Fusion Zone)和热影响区(HAZ,HeatAffected Zone)。受到电阻点焊工艺的影响，热成型件点焊热影响区域内的材料相对于热成型件母材，其材料强度和硬度会发生显著的下降，导致车身碰撞过程中，型腔结构弯折或压溃严重的地方，对应热成型件点焊热影响区的材料可能出现撕裂的现象。

为了在碰撞仿真分析中预测热成型件点焊热影响区撕裂的风险，需要计算机辅助建模，来模拟点焊热影响区结构的碰撞情况以及撕裂风险。

发明内容

本发明揭示了一种采用十六边形点焊热影响区结构的碰撞有限元模型的建模方法，该碰撞模型可以用于预测碰撞仿真中热冲压成型件的点焊热影响区的撕裂风险。

根据本发明的一实施例，提出一种具有十六边形点焊热影响区结构的碰撞有限元模型建模方法，包括如下的步骤：

导入碰撞有限元模型，所导入的碰撞有限元模型中包含热成型件的模型，热成型件通过点焊与非热成型件连接，热成型件的模型上包括点焊模型；

有限元网格的点焊中心定位，将热成型件的模型和点焊模型置于有限元网格中，距离点焊模型的中心点最近的网格节点确定为有限元网格的点焊中心N0；

有限元网格修正，判断有限元网格的点焊中心N0与点焊模型的中心点之间的距离R是否小于误差阈值，如果距离R大于误差阈值，则对有限元网格的点焊中心N0附近的有限元网格进行调整，使得距离R小于误差阈值；距离R小于误差阈值时，有限元网格和有限元网格的点焊中心N0定型；

确定点焊的焊核区直径D1和热影响区直径D2；

生成十六边形的焊核区和热影响区的有限元网格区；

对十六边形的焊核区和热影响区的有限元网格区进行属性赋值。

在一个实施例中，热成型件通过一组点焊与非热成型件连接，每一个点焊包括位于中心的焊核区以及围绕焊核区的热影响区。

在一个实施例中，有限元网格的点焊中心定位步骤中，首先以点焊模型的中心点为中心建立立方体空间，该立方体空间的边长为L，计算位于该立方体空间内的所有有限元网格的网格节点与中心的距离R，具有最小的距离R 的网格节点作为有限元网格的点焊中心N0。

在一个实施例中，立方体空间的边长L为点焊的焊核区的直径的5-10倍。