激光拼焊板沖壓成形數(shù)值模擬中焊縫性能的影響研究.pdf

1、在汽車工業(yè)中廣泛采用有限元方法來分析評價拼焊板的沖壓成形性能，但在目前大部分的工程應(yīng)用仿真過程中，焊縫處理采用剛性連接，實踐證明這種簡化方式的仿真結(jié)果在一些工況下與實際成形結(jié)果存在較大的差異。本文將采用數(shù)值模擬、物理試驗和力學(xué)解析方法系統(tǒng)地研究焊縫性能對于拼焊板沖壓成形數(shù)值模擬結(jié)果的影響，為拼焊板沖壓成形有限元模擬正確應(yīng)用于工程實踐中提供參考依據(jù)。 為了在數(shù)值模擬中給予拼焊板焊縫單元賦予正確的材料屬性提供依據(jù)，首先對拼焊板焊縫性

2、能進行了金相組織、硬度分布以及單向拉伸等方面的綜合分析。其次，為了研究焊縫對拼焊板成形性能的影響，選取了板料塑性成形中兩大典型成形工序：單向拉伸和極限脹形，作為數(shù)值模擬研究對象。拼焊板模型中，運用了兩種焊縫處理方式，即忽略焊縫性能的剛性連接和考慮焊縫性能的殼單元焊縫模型。在拼焊板單向拉伸數(shù)值模擬研究中，分析了采用剛性連接模型和殼單元焊縫模型對于拉伸過程中的應(yīng)變、縮頸時試件變形量、縮頸位置以及焊縫移動量等方面的模擬結(jié)果的影響。結(jié)果表明：兩

3、種焊縫處理方式的模擬結(jié)果之間差別很小。在此基礎(chǔ)上基于剛性連接拼焊板模型，采用力學(xué)解析方法推導(dǎo)了同材差厚拼焊板試件單向拉伸情況下縮頸時焊縫兩側(cè)薄厚板變形量公式，并通過試驗以及有限元方法驗證了所推導(dǎo)公式的正確性。在拼焊板脹形成形數(shù)值模擬研究中，分析了焊縫兩側(cè)材料不同匹配情況下焊縫性能的影響，總結(jié)了不同焊縫處理方式的適用范圍。研究表明：當焊縫兩側(cè)材料綜合強度比相當時，開裂首先發(fā)生在焊縫處，隨即蔓延到鄰近焊縫的母材區(qū)域，剛性連接模型模擬開裂結(jié)果