【论文解读】焊点力学模型失效参数获取试验-碰撞安全

       焊点作为连接钣金件的重要组成，碰撞中随着钣金件的变形，焊点受到的并不是单一载荷的作用，而是一种复合载荷，包括拉伸力、剪切力、剥离弯矩和平面扭矩，如图1 所示。这些载荷的综合作用会导致焊点连接功能或承载功能的失效。

                                                          图1 焊点受力示意图

       根据焊点的实际受力情况，将复合载荷的作用分解为多个单向载荷的组合作用，构建基于力的焊点失效准则:

      根据对失效准则中参数的分析，基于力的焊点失效判据将单个焊点的复合受力模式分解为拉伸力、剪切力、剥离弯矩和平面扭矩。不同的载荷类型选用对应试验方式，通过十字拉伸试验获得焊点的轴向最大失效力，一字剪切试验获得焊点的切向最大失效力，折边剥离试验获得最大剥离弯矩，扭转试验获得最大平面扭矩，各试验方式如图2 所示。本文中选取1. 6mm 厚的U1500 热成型钢板与1. 0mm 厚的B250P1 的搭接组合作为失效判据有效性的研究对象，根据不同的工况对该搭接组合进行力学性能试验，所获得的焊点失效参数如表1所示。

                                                            图2 焊点力学性能试验

       通过在CAE 模型中对焊点添加失效判据，解决了汽车碰撞有限元模拟中难以准确预测焊点失效的问题。基于焊点力学性能试验获取的焊点失效参数建立焊点失效判据; 通过多焊点部件的仿真与试验对比，验证了焊点失效判据的有效性。结果表明，添加焊点失效判据能反映真实的焊点受力和失效情况。在整车碰撞模型中进行焊点失效预测，并通过与实车碰撞结果的对比，表明该方法能准确预测出实车碰撞中的焊点失效情况，对整车碰撞安全设计具有指导意义。

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