HyperWorksConnector在整车焊接中的应用

1、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、。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兀质量检查、图：重复节点与重复单兀检查、自由边检查，最终生成有限兀模型如下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 Con tact Method )，不同于刚性单元结点连接的 方法。它是由

3、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, MATIOOs, 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：2

4、06 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：0.33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。1?

5、9; * /?;常 ” "TGi«勺尸卩匚田却 a池 z直 W>Fk:OaM i I厂 IJPCwtw- ml严*iRT " c 可 I I 】 l l'u I 厂 rin ppi* j-r,号 tI Jfr5*8* I < * f n严色.eortfd* *rufen »,«se»印显e»>LLocation :选中焊点，即两层焊的 Point点Connect what:选中地板总成中的 componentNum layers:选total2，表示两层焊接Type:选 acm(shell gap)

6、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：Trrjr陳箱它些a? a H刪电h配呼无髯JIL«crn:crf 5(Cf jW-dBKlttiWTl >X4l4,.JLl£<璋*wl丹，Hd OK；血心罠051晒gde iwsm哼址JfTTi TW 卄(?:匸一«Ti -

7、=aiF! 3lrr» afeadKn -auir*> SUL叵昨蛍凶 dHad*crr> a'i|>1DK7:crc1?"tS53*KTTISe-aiwd畤*？dOWiCfCICWMC2旳血忙1am cqna'iDKlL_ 111LldlE M7£-'LLdrei -imn"rw.< .ITF .SIllHa Lrt. Frittd Mi LribRiAMU* i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。当转化模型焊接方法的时候，选择已经生成好的connector，重新进行realize,这时

8、能迅速的转化焊接类型，并且保留以前各部件的焊接关系，不用进行再次焊接关系检查。如下图：髦*5ItfacMEtsnJ IKonp生鼻呜rK*4vType :选bar2,即可生成碰撞模型中常用的MAT100 焊接方式(Welds with*MAT_SPOTWELD material card ,and *SECTION_BEAM property card and*CONTACT_SPOTWE LD card )。这些Connector信息只保存在 HM文件中，并不会写到计算的二进制文件中。这时我们可以导出Co nn ector信息，或者根据二进制文件中的焊接方式来重新生成Co nn ector信息。Connector中的feabsorb 面板可以很快速的重新生成Connector信息，这大大方便了改变焊接方式。4计算结果利用Nastran进行模态求解，HyperView 进行结果后处理，得到白车身自由模态下的固有 频率和振型。如下表：模态阶数固有频率(Hz)I133.9238.5341.3448.8549.6第一阶模态