判断复合作用下点焊接头失效的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电阻点焊的失效技术，具体地说是一种判断复合作用下点焊接头失效 的方法。
【背景技术】
[0002] 在汽车各个零部件的制造中，点焊由于具有质量轻、可靠性好、性能稳定和易于实 现自动化等优点，在现代轿车的承载式车身中，作为最主要的车身装配工艺手段。这些焊点 的质量会直接影响车身的各项性能，如强度、抗冲抗压性能、疲劳性能等。随着先进高强钢 应用领域地不断扩展与深入，其电阻点焊性能受到了人们的广泛关注，而先进高强钢的焊 点强度对整车性能有着重要的影响。
[0003] 近年来，随着有限元技术的迅速发展，汽车设计正逐渐由原来的经验、类比、静态 设计转化建模、静动态分析及虚拟现实设计。数值模拟不仅可以排除实验过程中的偶然性， 灵活地对点焊过程中的各种影响因素进行综合研宄和分析，节约生产成本和时间，还可为 电阻点焊过程的机理研宄提供有效的理论分析手段，帮助实验者明确研宄方向，为提高汽 车安全性能提供指导。焊点的模拟精度不仅要体现车身耐撞性指标的仿真要求，还应该真 实反映焊点的失效情况。
[0004] 对于汽车碰撞仿真来说，传统的点焊模拟采用先进行整车模拟，然后再校核焊点 受力，这样无法判断焊点在碰撞过程中的失效情况。虽然，国外学者对焊点失效机理方面的 研宄做了大量的工作，但是对于焊点失效模拟以及焊点失效判据的具体获取方法仍然做了 保留，尚未有明确的方法和步骤。而国内的研宄人员还大多局限于研宄不同类型焊点单元 对薄壁零件碰撞仿真精度影响的探讨，对于焊点失效的具体模拟方法的研宄还不够深入， 留下了许多需要解决的问题。因此本发明针对这种情况，对汽车碰撞仿真中的焊点失效模 拟进行系统全面的研宄，提出了焊点失效判据的具体获取方法，从而能够为本土汽车企业 的设计与开发提供参考。
[0005] 数值模拟中焊点失效判据主要分为两种：一种是基于合力的失效（Resultant based failure)，另一种焊点失效判据是用应力表示的焊点失效参数来描述焊点的失效行 为，称为基于应力的失效（stress based failure)。
[0006] 基于力的失效判据如式（1)，当FC多1时，焊点被判定为失效如下式（I):
【主权项】
1. 一种判断复合作用下点焊接头失效的方法，其特征在于，其包括以下步骤： 步骤1、进行试样准备； 步骤2、进行双U型点焊试样试验； 步骤3、进行折边剥离试验； 步骤4、进行扭转试验； 步骤5、进行焊点熔核直径的测试； 步骤6、进行基于合力失效判据参数处理； 步骤7、进行基于应力失效判据参数处理。
2. 根据权利要求1所述的判断复合作用下点焊接头失效的方法，其特征在于，所述步 骤1对双U型点焊试样、折边剥离试样、扭转试样以及测试熔核直径试样进行焊接，焊接参 数以及焊接所用电极头的尺寸和标准要与实际生产线上的焊接工艺相同，力求试样上的焊 点与实际部件上的焊点相同。
3. 根据权利要求1所述的判断复合作用下点焊接头失效的方法，其特征在于，所述步 骤2包括以下步骤： 步骤201、试样焊接完即可开始双U型点焊试样试验，将双U型点焊试样通过四个销子 固定在双U型点焊试验的夹具上，夹具旋转到双U型点焊试验0°的位置，再将夹具通过插 销固定在拉伸试验机上，开始进行拉伸试验，直至焊点失效为止； 步骤202、完成了U型点焊试验0°，即可进行U型点焊试验30° ; 步骤203、完成了U型点焊试验30°，即可进行U型点焊试验60° ; 步骤204、完成了U型点焊试验60°，即可进行U型点焊试验90°。
4. 根据权利要求1所述的判断复合作用下点焊接头失效的方法，其特征在于，所述步 骤3包括以下步骤： 步骤301、完成了U型点焊试验后，即可进行折边剥离试验； 步骤302、将步骤301中的试验重复三次，即测试三组折边剥离试样，记录下三组失效 力，取平均值；通过折边剥离试验获得失效载荷，可计算出弯矩。
5. 根据权利要求1所述的判断复合作用下点焊接头失效的方法，其特征在于，所述步 骤4包括以下步骤： 步骤401、完成了折边剥离试验后，即可进行扭转试验； 步骤402、将步骤401中的试验重复三次，即测试三组扭转试样，记录下三组失效力，取 平均值，通过扭转试验获得失效载荷，可计算出扭矩。
6. 根据权利要求1所述的判断复合作用下点焊接头失效的方法，其特征在于，所述步 骤5包括以下步骤： 步骤501、在焊点中心位置对焊点横截面进行打磨，抛光和腐蚀，腐蚀采用4%硝酸酒 精； 步骤502、在焊点横截面经过处理后，可以根据焊点熔核区与母材部分组织不同的特 点，采用超景深三维显微系统测量焊点的熔核直径。
【专利摘要】本发明提供一种判断复合作用下点焊接头失效的方法，其包括以下步骤：步骤1、进行试样准备；步骤2、进行双U型点焊试样试验；步骤3、进行折边剥离试验；步骤4、进行扭转试验；步骤5、进行焊点熔核直径的测试；步骤6、进行基于合力失效判据参数处理；步骤7、进行基于应力失效判据参数处理。本发明可以准确预测焊点失效情况，提高汽车碰撞的仿真精度。
【IPC分类】B23K11-11, B23K31-12
【公开号】CN104785947
【申请号】CN201510174186
【发明人】王武荣, 韦习成, 孙晓屿, 黄雷, 刘成杰
【申请人】上海大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月14日