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焊点位置优化探讨

2009/12/6    来源:MSC    作者:高岩  周定陆  廖世辉  马媛媛      
关键字:焊点位置  CAE  MSC Nastran  
根据工程部门提供的CAD模型与焊点位置建立有限元模型, 应用MSC Nastran进行静力分析,输出单元应力云图,在零件应力集中区域优化焊点位置以减小应力,提高结构的强度。

1 引言
    随着CAE分析在新车开发及改进过程中地位不断提高,优化分析已经成为CAE分析工程师的重点工作方向之一。车身结构大量使用冲压件,这些零件之间主要以焊点进行连接。焊点位置优化是改进车身结构、提高强度、降低成本的有效手段之一。特别是针对样车实验阶段暴露的问题,由于很多零件已经开模,更改零件结构将会带来巨大的经济损失,这时焊点位置的优化将成为改进车身结构的一种经济有效的方法。
2 焊点位置优化过程
    焊点位置优化过程可以分为以下6个步骤:
    1)根据CAD模型建立CAE分析模型;
    2)用CWELD建立焊点单元;
    3)施加约束和载荷,分析计算;
    4) 查看计算结果的应力云图;
    5) 根据应力云图优化焊点位置,高应力区域以及应力集中区域增加焊点,减少低应力区域焊点;
    6) 进行验证计算。
3 分析算例
    这里以背门强度分析为例,描述铰链连接区域焊点位置优化的过程。
    建立有限元模型,用CWELD单元建立焊点模型,设置约束及边界条件,经过计算得出背门内蒙皮铰链加强件应力云图如图1所示:

最大应力128MPa
图1 最大应力128MPa


    根据背门内蒙皮铰链加强件应力云图重新布置焊点如图2所示:

 焊点位置优化
图2 焊点位置优化


    同工况下重新计算背门强度得到铰链的应力云图如图3所示

最大应力88.8 MPa
图3 焊点最大应力88.8 MPa


    通过焊点位置优化,背门铰链加强件在相同工况下最大应力由128MPa降低为88.8MPa。
4 结论
    通过实例可以看到焊点位置优化在设计研发以及产品改进阶段具有重大作用,通过焊点位置优化可以在不改变设计状态的条件下,降低局部的应力水平,提高零部件的结构强度以满足设计的需求。

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责任编辑:杜凯
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