《汽車車身點焊接頭及整車疲勞斷裂完整實體分析》是依託湖南大學，由張見明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：汽車車身點焊接頭及整車疲勞斷裂完整實體分析
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張見明
- 依託單位：湖南大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
電阻點焊廣泛套用於汽車車身等薄板結構的裝配工藝中。點焊接頭在其周圍構成一個外裂紋，疲勞斷裂是其主要失效形式。點焊結構疲勞性能評價依賴焊點附近的應力計算精度。有限元法用板、殼、梁等單元模擬焊點，計算模型在幾何形狀和拓撲連線上都與實際結構相差甚遠，應力精度很低，以致點焊結構的應力分析一直是其疲勞斷裂研究中的難點。本項目擬以直接在CAD幾何模型上進行應力分析的邊界面法，對點焊結構進行完整實體應力分析，避免結構幾何上的抽象和簡化，將點焊接頭視作裂紋，精確計算接頭局部應力及應力強度因子。項目研究內容包括：全自動的點焊接頭幾何建模和格線劃分技術；基於邊界面法的CAD與CAE真正的無縫連線技術；高效高精度的超奇異和近奇異積分技術；邊界積分方程的大規模快速算法；並行算法和基於GPU等硬體加速技術。目標是在普通工作站上的求解規模達到300萬自由度以上，從而實現包含數千個裂紋（焊點）的整車身完整實體應力分析。
結題摘要
電阻點焊廣泛套用於汽車車身等薄板結構的裝配工藝中。點焊接頭在其周圍構成一個外裂紋，疲勞斷裂是其主要失效形式。點焊結構疲勞性能評價依賴焊點附近的應力計算精度。有限元法用板、殼、梁等單元模擬焊點，計算模型在幾何形狀和拓撲連線上都與實際結構相差甚遠，應力精度很低，以致點焊結構的應力分析一直是其疲勞斷裂研究中的難點。本項目直接在CAD幾何模型上進行應力分析的邊界面法，對點焊結構進行完整實體應力分析，避免結構幾何上的抽象和簡化，將點焊接頭視作裂紋，精確計算接頭局部應力及應力強度因子。 項目中實現的技術包括：基於邊界面法的CAD與CAE真正的無縫連線技術，實現了在CAE分析中真實模擬焊點的幾何形狀和母材之間的連線關係，避免結構幾何上的抽象和簡化；全自動的點焊接頭幾何建模和格線劃分技術，該過程中獲得“焊縫真實造型模擬軟體V1.0”的軟體著作權；高效高精度的奇異和近奇異積分技術，利用提出了球面細分法和一種高效計算奇異積分的索氏三角形片單元，顯著提高了積分的精度和效率；通過集成以上研究中的所有成果，結合項目中提出雙層插值邊界面法來求解二維及三維裂紋問題，二維及三維裂紋數值分析結果均表明算法的有效性和可行性，表明項目完成了相應的研究要求。 雖然算法目前計算的點焊模型不算複雜，但這些數值算例驗證了算法可行性。這為將來計算更複雜，點焊結構更多模型提供了基礎。進一步研究工作主要是邊界積分方程的大規模快速算法及並行算法和基於GPU等硬體加速技術，最後爭取實現包含數千個裂紋（焊點）的整車身完整實體應力分析，真正推廣套用到工程領域。
