手把手教你建点焊模型（从理论到建模，图文并茂）

lilyshining · 发表于 2009-9-29 11:11:27

本帖最后由 lilyshining 于 2009-9-30 13:08 编辑

斑竹好久没有给我积分了，我很生气，哈哈，这篇文章你们一定要看，水平肯定比万方中的大部分文章高
1．理论
点焊在汽车制造中应用非常广但对于他的有限元模型的研究都并不多，下面仅列出3篇参考文献供有兴趣的人参考，下面我讲的建模方法里面主要基于ABA的文档，文献1和2里面的理论
1．Failure of Spot Welds under In-plane Static Loading
by P. Wung, T. Walsh, A. Ourchane, W. Stewart and M. Jie
2．A Force-based Failure Criterion for Spot Weld Design
by P. Wung
3.A general failure criterion for spot welds under combined loading conditions
S.-H. Lin a, J. Pan a,*, T. Tyan b, P. Prasad b

目前点焊有限元模型多以beam，shell，solid要素代理，这些设置都是基于有限元模型的老方法，今天想介绍的是一种Mesh –independent的建模方法，可以用于spot weld的位置优化。

点焊的破坏准则主要有两个一个基于力的，一个是基于应力的，这里的是基于力的模型，谈到力大家都很清楚，3位空间有F1,F2,F3, M1，M2, M3六个，具体而言是3个力，3个力距，既然是force-based criterion,我们就的力距想办法转化成力。首先我们看看点焊的受力情况，一般可以简化为简力和拉力Fn 和Fs,然后就是三个转距。接下来我们就看看这些力在点焊的破坏中各起了什么样的作用，对于点焊的破坏，我个人认为由于压应力产生破坏的可能比较小（如果不对，欢迎拍砖），这样我们可以认为Fn为负值不会产生破坏，在判据里面我们就用Macauley和来计算，在坐标系中Fn就是F3,Fs就是F1F2的矢量和。但这里我们还没有考虑转距的问题，如果你看懂了图2的意义了的话，我就不用多讲了。这样我们就可以得到力的公式如图3所示。
刚才吃饭去了，接下来继续写
对于图3的公式中rn 和rs主要适用于将力距转化成力，具体的理论推导要一堆公式，这里我之列出结论给他家看看
ｒｎ＝ｓｑｒｔ（I/A）
ｒｓ＝２ｒｎ
值得注意的是这里的rn 和rs它们的单位是长度单位，I是二次惯量（中文叫惯性距），A是电焊的面积
理论部分真的完了

2．建模与实现部分
接下来就讲讲如何建模了
大家估计知道ABA有一个功能就是Fastener,它可以是基于mesh independent的，
这里我们就选用他了，然后讲讲概要，等时间充裕了再写要不然公司会开除我的，尽管我不想继续呆了，我还是想把bye的机会留给自己说
1．
实现点焊的力学模型这里也就是定义连接器的截面参数，将图3应用到模型中去
1． 11)
创建连接器截面
如图4

2）
设定点的材料参数，破坏准则，这里我就只设定弹性和破坏两个，这与其他的各位可以根据自己的计算和理论功底自行设定
通过图4的continue按钮，我们可以看到图5的画面，这里可以设定您想要得参数，对于弹性参数我们可以把F1,F2,F3, M1，M2, M3都够上然后设定这6个方向的杨氏摸量(这里用208600MPA不知道对不对谁有点焊材料参数的给我一个，谢谢先了)。这里假定点焊是等方材料，所以采用了uncoupled选项
3）
接下来就是设定这里的force-based破坏准则
在图6 中定义破坏极限为20000N这个值可能不对，因为是BMW公司很早的数据，现在点焊技术进步了，强度也提高了，有条件可以做做实验，告诉我这个值。另外这里的很多选项时我自己选的，特别是要不要指定破坏的演变过程，我对破坏力学一点都不懂，所以没敢用，谁给我扫扫盲，我来实施。
在图7中设定我们图3中的2各公式
对于图3 中的2各公式我们采用求和的形势，然后我以公式1为例说明(图7)，公式2大家依瓢画葫芦，试试看

2．建立焊点的实体，这里使用discrete fastener来建的
3．给焊点赋予截面属性
我做了个flash动画，可以很快的帮助大家理解这几步,zai 13lou

由于没法录音，动画只是记录整个建模的全过程，其中没有任何解释，这里简单的介绍一下，动画里面采用一个点焊将两块薄钢板连接在一起，其中一块钢板的一端完全固定另一块钢板的一个角上加了一个100N的载荷用来模拟集中力和力矩，在结果里可以看到应力的分布，还有板在力矩的作用下发生偏转。在动画中程序提交的部分出现了两次错误，这个和模型无关，一个是我以前的job文件lock了，另外一个是我忘记给板子赋属性了。

5future works
这个模型主要简单的讲叙了点焊的建模的全过程，但其中也有一些值得讨论的问题
1)点焊材料参数的我用钢代理的，这个值得商榷
2）点焊破坏的演变过程，我对破坏力学一点都不懂，所以没敢用，这个用了之后可能会更有用
3）对于模型中Fn Fs在点焊破坏中占的比例由多大？我没有做过这方面的试验，所以不清楚，图片中用的BMW的数据，动画中按相同的比例1设定的。这点值得进一步深究

全部就到这里，请大家耐心等待动画教程

lilyshining · 发表于 2009-9-29 17:30:56

本帖最后由 seawideyp 于 2009-9-30 11:44 编辑

上传动画，CAE没用过几次，可能又不熟练的地方，不要介意

已更新完毕，请lz上传cae或是inp，管理员的帖子删不掉

，请大家不要灌水，尽情讨论吧，呵呵---seawideyp

zgustc · 发表于 2009-9-29 20:22:02

上传动画，CAE没用过几次，可能又不熟练的地方，不要介意
lilyshining 发表于 2009-9-29 17:30

直接在一楼修改可能会比较好哦

zsq-w · 发表于 2009-9-30 13:01:24

“点焊的破坏，由于压应力产生破坏的可能比较小”这个赞同。点焊多半破坏与拉应力和剪应力，尤其是对拉应力非常敏感。

PS： 1 “I是二次惯量”， I就是惯性矩（EI即为抗弯刚度），英文直译过来就是第二惯量or二次惯量。
2 如果哪位高手能帮lz解决红字部分的疑问，加20仿真比-一个积分。

longhaigao · 发表于 2009-10-1 23:42:47

谢谢楼主了，好人呀

philocord · 发表于 2009-10-2 13:07:57

受教了，非常感谢

qidian · 发表于 2009-11-3 09:36:57

谢谢楼主非常感谢

czg01114 · 发表于 2009-12-25 15:00:10

非常非常感谢楼主，正在研究abaqus中焊点怎么模拟呢

icetree · 发表于 2009-12-27 21:59:42

电焊，有用，谢谢！！！！

favourate126 · 发表于 2010-1-7 20:40:44

谢谢班组，顶顶顶顶

favourate126 · 发表于 2010-1-7 20:44:44

能解压，很好用，谢谢斑竹

kxp1314 · 发表于 2010-1-8 08:33:02

先谢一个在细细品味！

nobelscientist · 发表于 2010-1-8 12:08:04

仔细学习一下

LUOMJ2042 · 发表于 2010-1-8 12:43:33

thank you!

simba0613 · 发表于 2010-1-14 16:29:19

想进步，看不到

leojcf · 发表于 2010-1-17 23:58:15

很受用。谢谢楼主。

lovemm · 发表于 2010-3-31 12:07:29

学习中！感谢啊！不过还没有看！

clark5129 · 发表于 2010-3-31 13:33:15

点焊破坏极限应该和焊接母材的材料和厚度等有关，不是某一个固定值，而且拉伸和剪切也是不一样的

dongxl · 发表于 2010-5-25 10:56:35

学习中。焊接是个很麻烦的问题，真不知道怎么样才算是准确的。

woaibobo · 发表于 2010-10-27 15:16:02

没人对楼主的问题予以补充吗？学习中，希望懂得人点拨一下～

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