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HyperWorks Connector模拟整车焊接研究 2009-04-14 19:42:24??作者：ICAD2??来源：智造网-助力中国制造业创新??文字大小：【大】【中】【小】 　　目前现代轿车设计开发过程中，轿车的车身结构大部分采用全承载式结构。全承载式结构的车身承载了轿车在使用过程中的各种载荷，其中主要包括扭转载荷、弯曲载荷、扭转弯曲复合载荷以及碰撞载荷等，所以轿车车身的刚度具有相当重要的作用。刚度不足就会引起车身门窗和发动机舱的变形，以导致轿车车窗玻璃的破坏，车门被卡能现象。车身刚度不足，必然其固有频率也会较低，从而容易引起结构共振和噪声，将严重影响驾驶人员和乘客的乘坐舒适性。本文采用世界知名的有限元前处理软件 Altair HyperWorks，进行有限元网格划分，并利用其中Connector 模块进行白车身模型的焊接，利用 Nastran 进行白车身的模态分析。 　　1 概述 　　目前现代轿车设计开发过程中，轿车的车身结构大部分采用全承载式结构。全承载式结构的车身承载了轿车在使用过程中的各种载荷，其中主要包括扭转载荷、弯曲载荷、扭转弯曲复合载荷以及碰撞载荷等，所以轿车车身的刚度具有相当重要的作用。刚度不足就会引起车身门窗和发动机舱的变形，以导致轿车车窗玻璃的破坏，车门被卡能现象。车身刚度不足，必然其固有频率也会较低，从而容易引起结构共振和噪声，将严重影响驾驶人员和乘客的乘坐舒适性。本文采用世界知名的有限元前处理软件 Altair HyperWorks，进行有限元网格划分，并利用其中Connector 模块进行白车身模型的焊接，利用 Nastran 进行白车身的模态分析。 　　2 有限元模型的建立 　　2.1 网格划分 　　采用 HyperMesh 软件划分有限元网格。由于轿车的白车身主要由钣金件组成,因此利用四边形和三角形壳单元对白车身模型进行有限元网格划分。有限元网格划分完之后,对有限元模型进行单元质量检查、重复节点与重复单元检查、自由边检查，最终生成有限元模型如下图： 　　2.2 焊接模拟 　　一部轿车的白车身大约有四千左右个焊点，一般是由车身的六大部件焊接成型，其中包括地板总成、左右侧围、顶盖、下车身、后搁板。本次分析的车型：两层焊共 2387 处，三层焊共 1221 处。 　　ACM 焊接是一种特殊的焊接方法(Area Contact Method)，不同于刚性单元结点连接的方法。它是由一个六面体单元(PSOLID)和 RBE3 单元组成，更能准确模拟焊点信息，不会增加局部的刚度。如下图所示： 　　如果要是手工做这种焊接是非常浪费时间和人力的。在 HyperMesh 1D 面板中有Connector 模块，这是一个非常方便并且功能非常强大的工具。它可以根据焊点信息自动生成 weld, bolts, adhesives，还可以根据不同的求解器的需求生成特殊功能的焊接单元，例如：CWELDs, MAT100s, ACMs 等焊接。并且做好一种焊接之后可以很方便的进行不同焊接种类的转换，这样大大节省的时间，提高了工作效率。 　　2.3 材料与属性 　　计算中所使用的材料参数如下： 　　·钣金件的材料参数： 　　·弹性模量：206 GPa 　　·材料密度：7.8e+3kg/m3 　　·泊松比：0.3 　　固体焊块的材料参数： 　　·弹性模量：206 GPa 　　·材料密度：0kg/m3 　　·泊松比：0.3 　　3 利用 Connector 生成焊点 　　首先，先将白车身分成六大部分，地板总成、前机舱、顶盖、左侧围、右侧围、后档板，分别生成各自的焊点，然后再生成装配的焊点。不同的部分要分别建立 assembly，这样能很方便的显示所关注部分的网格。在生成各自焊点的时候，一般先做两层焊，然后再生成三层焊。以下将以地板总成为例说明 ACM 焊接的生成方法。 　　导入地板总成焊点的 Point 文件(焊点两层三层焊接信息主要由设计部门提供)，切换仅显示两层焊的焊点 Point。 　　Location：选中焊点，即两层焊的 Point 点 　　Connect what:选中地板总成中的 component 　　Num layers:选 total2，表示两层焊接 　　Type:选 acm(shell gap) 　　这时软件就会根据焊点信息自动生成 ACM 焊接，速度很快。生成之后要检查焊接单元的质量，以及焊接的关系是否正确。以此对应有不同的功能来检查这些问题。Quality 面板主要检查，生成焊接是否有重复的情况。 　　Info table 面板主要是查看焊接关系的正确性和焊接是否成功，焊接成功则在 State 一栏表示为 realized。如下图所示： 　　根据以上的检查确认焊接正确以后，模型就可以进行计算了