基于平均應(yīng)力強(qiáng)度因子的高強(qiáng)鋼焊點(diǎn)疲勞壽命仿真預(yù)測(cè)方法研究.pdf

1、一般情況下，典型的白車身結(jié)構(gòu)通常含有多達(dá)3000～5000個(gè)焊點(diǎn)。焊點(diǎn)周圍存在較嚴(yán)重的應(yīng)力集中，疲勞裂紋易于形成和擴(kuò)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)大約50％的汽車結(jié)構(gòu)的疲勞問題和焊點(diǎn)有關(guān)，大約80%的車身疲勞問題和焊點(diǎn)有關(guān)。因此，在設(shè)計(jì)的早期運(yùn)用計(jì)算機(jī)輔助分析的手段，對(duì)焊點(diǎn)進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)，對(duì)于有效降低生產(chǎn)成本，縮短汽車設(shè)計(jì)開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的質(zhì)量有著重要的現(xiàn)實(shí)意義?，F(xiàn)今面對(duì)能源短缺、環(huán)境污染等一系列21世紀(jì)人類發(fā)展的重要問題，減輕汽車自重、降低燃油消耗已

2、成為各大汽車生產(chǎn)商提高競(jìng)爭(zhēng)能力的關(guān)鍵。因此，傳統(tǒng)的低碳鋼正越來越多地被高強(qiáng)度鋼所取代，它能夠在不降低車身強(qiáng)度、剛度等各項(xiàng)性能指標(biāo)的前提下，減少車身重量。本文正是在此背景下對(duì)高強(qiáng)鋼點(diǎn)焊接頭的疲勞仿真預(yù)測(cè)方法展開相關(guān)研究工作。
　　針對(duì)傳統(tǒng)的基于力的LBF方法和基于應(yīng)力的LMS方法這兩種焊點(diǎn)疲勞壽命仿真預(yù)測(cè)方法所存在的預(yù)測(cè)精度不高、建模和計(jì)算效率偏低等問題，本文提出了一種新的焊點(diǎn)疲勞壽命仿真預(yù)測(cè)模型，從斷裂力學(xué)的角度考慮焊點(diǎn)的疲勞失效

3、，采用一種模塊化焊點(diǎn)模型，提出了一種焊點(diǎn)裂紋在板厚擴(kuò)展路徑上的平均應(yīng)力強(qiáng)度因子(?K)作為疲勞壽命的評(píng)價(jià)參量。選擇目前常用的高強(qiáng)度低合金鋼(HSLA340GI)和雙相高強(qiáng)鋼(DP600GI)這兩種高強(qiáng)鋼材料、4種板厚組合的電阻點(diǎn)焊接頭進(jìn)行了剪切疲勞試驗(yàn)，并與傳統(tǒng)的LBF和LMS方法進(jìn)行預(yù)測(cè)精度的對(duì)比分析。主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　　(1)介紹了高強(qiáng)鋼電阻點(diǎn)焊的的研究現(xiàn)狀，簡(jiǎn)要敘述了點(diǎn)焊接頭疲勞壽命預(yù)測(cè)的研究現(xiàn)狀，介紹了疲勞理論的發(fā)展

4、過程，指出傳統(tǒng)的焊點(diǎn)疲勞壽命預(yù)測(cè)方法無法直接應(yīng)用到高強(qiáng)鋼焊點(diǎn)疲勞壽命預(yù)測(cè)中。
　　(2)采用了一種模塊化焊點(diǎn)建模方法，相對(duì)于傳統(tǒng) LBF和LMS方法所采用的焊點(diǎn)模型，該模型可以準(zhǔn)確模擬焊點(diǎn)實(shí)際位置，更加符合焊點(diǎn)的物理幾何特征，并且不會(huì)降低建模和計(jì)算效率，運(yùn)用該模型進(jìn)行焊點(diǎn)疲勞仿真分析能夠獲得更準(zhǔn)確的疲勞壽命預(yù)測(cè)結(jié)果。
　　(3)采用焊點(diǎn)疲勞裂紋在板厚擴(kuò)展路徑上的平均應(yīng)力強(qiáng)度因子(?K)作為焊點(diǎn)疲勞壽命的評(píng)價(jià)參量，對(duì)HSLA3

5、40GI和DP600GI兩種高強(qiáng)鋼材料、4種板厚組合的電阻點(diǎn)焊接頭進(jìn)行了剪切疲勞試驗(yàn)，得到了不同點(diǎn)焊接頭樣件的疲勞壽命數(shù)據(jù)，通過(?K)與焊點(diǎn)疲勞數(shù)據(jù)的回歸分析，得到一條主(?K)-N曲線，并與傳統(tǒng)的LBF和LMS方法進(jìn)行了預(yù)測(cè)精度的對(duì)比分析。結(jié)果表明本文提出的焊點(diǎn)疲勞壽命仿真預(yù)測(cè)模型能夠有效預(yù)測(cè)高強(qiáng)鋼點(diǎn)焊接頭的疲勞壽命，且預(yù)測(cè)精度高于傳統(tǒng)的LBF和LMS方法。
　　本文研究表明：本文提出的基于平均應(yīng)力強(qiáng)度因子的焊點(diǎn)疲勞壽命仿真預(yù)