激光拼焊门外板拉延成形的仿真分析

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1、激光拼焊门外板拉延成形的仿真分析

2、第1内容加载中...拼焊板(TsoNormalstyle="MARGIN:0cm0cm0pt">近年来，由于社会对节能、环保、驾驶安全等要求越来越高，拼焊板的应用得到越来越多的关注。激光焊接技术由于其能量集中、焊缝窄及热影响区小等优势适于在金属薄板上进行长距离的精确焊接。因此，可以被用来进行拼焊板的焊接加工，实现汽车部件尺寸和材质的优化配合。它能保证合格的焊缝成形，满足防腐蚀、高强度和抗疲劳的要求。本文通过对拼焊轿车门外板进杆拉延成形有限元数值模拟研究，分析了不同板厚组合及不同材质激光拼焊板在门外板零件拉延时的成形性

3、能。一、拼焊板失效形式分析拼焊板在不同加载方式下的失效形式如图1所示。图1(a)为拼焊板所受力平行于焊缝的变形，由于焊缝处的韧性比基体金属差，焊缝容易首先破裂。图1(b)为受力垂直于焊缝的变形，由于基体金属的抗拉强度低于焊缝处的抗拉强度，使得变形主要集中在基体金属上，薄板侧基体首先发生破裂。因此，为获得到优良的成形性能焊缝的方向不宜平行主应变方向。二、有限元模型建立通常进行拼焊板数值模拟时有两种焊缝处理方法:一是精确地建立焊缝的模型，考虑焊缝和热影响区的尺寸、形状，对焊缝区划分有限元网格。二是忽略焊缝类型，只考虑焊缝位盆，焊缝用一条线来代替。在本文研

4、究中由于基体板材的性质和成形阻力决定焊缝的运动，而焊缝的局部性质并不重要，所以在拼焊板成形过程有限元模型的建立忽略了焊缝类型，只考虑焊缝位置o门外板的主要特征是铰链部位，这个部位因禽要承受门的重.以及经常转动和掩击的缘故，对板材的强度要求最高。使用拼焊板进行门外板成形，可以在这个部位布且厚板或强度较大的板材，以满足使用要求。这样，在不籍要额外部件的条件下增强整体强度，如图2所示为门外板坯网格模型及焊缝布置。对不同厚度板材拼焊板模拟时.板材采用上海宝钢ST14薄板，材料性能如下屈服强度σs=150MPa,抗拉强度σs=297MPa,应变强化系数K=55

5、6MPa,硬化指数n=0.23,各向异性指数R00=2.2、R45=2.0、R90=2.2。模拟中都使用两种不同板厚的5T14钢板，不同的方案代表不同的板厚差:方案一板厚组合为1.Ommx1.2mm，方案二板厚组合为O.8mm*1.5mm，方案一的板厚比为1.20，方案二的板厚比为1.875。对等厚不同材质拼焊板模拟时，采用美国DQSK及BH210板材，材料性能分别如下DQSK,应变强化系数K=520.4MPa,硬化指数n=0.232，各向异性指数R00=1.73、R45=1.35、R90=2.18;BH210,应变强化系数K=562.4MPa,硬化

6、指数n=O.175，各向异性指数R00=1.48、R45=1.06、R90=1.75。在模拟时建立的有限元模型如图3所示。板科采用Belytschko-Tray的薄亮单元，模具划分为刚性单元，设定板还材料模型为三参数Barlat各向异性弹塑性材料，康擦系数设为0.125，符合库仑康擦定律。内容加载中...拼焊板(TsoNormalstyle="MARGIN:0cm0cm0pt">近年来，由于社会对节能、环保、驾驶安全等要求越来越高，拼焊板的应用得到越来越多的关注。激光焊接技术由于其能量集中、焊缝窄及热影响区小等优势适于在金属薄板上进行长距离的精确焊接

7、。因此，可以被用来进行拼焊板的焊接加工，实现汽车部件尺寸和材质的优化配合。它能保证合格的焊缝成形，满足防腐蚀、高强度和抗疲劳的要求。本文通过对拼焊轿车门外板进杆拉延成形有限元数值模拟研究，分析了不同板厚组合及不同材质激光拼焊板在门外板零件拉延时的成形性能。一、拼焊板失效形式分析拼焊板在不同加载方式下的失效形式如图1所示。图1(a)为拼焊板所受力平行于焊缝的变形，由于焊缝处的韧性比基体金属差，焊缝容易首先破裂。图1(b)为受力垂直于焊缝的变形，由于基体金属的抗拉强度低于焊缝处的抗拉强度，使得变形主要集中在基体金属上，薄板侧基体首先发生破裂。因此，为获得

8、到优良的成形性能焊缝的方向不宜平行主应变方向。二、有限元模型建立通常进行拼焊板数值模拟时有两种焊缝处理方法:一是精确地建立焊缝的模型，考虑焊缝和热影响区的尺寸、形状，对焊缝区划分有限元网格。二是忽略焊缝类型，只考虑焊缝位盆，焊缝用一条线来代替。在本文研究中由于基体板材的性质和成形阻力决定焊缝的运动，而焊缝的局部性质并不重要，所以在拼焊板成形过程有限元模型的建立忽略了焊缝类型，只考虑焊缝位置o门外板的主要特征是铰链部位，这个部位因禽要承受门的重.以及经常转动和掩击的缘故，对板材的强度要求最高。使用拼焊板进行门外板成形，可以在这个部位布且厚板或强度较大的

9、板材，以满足使用要求。这样，在不籍要额外部件的条件下增强整体强度，如图2所示为门外板坯网格模型及焊缝布置。对