焊點螺栓的案例
螺栓、焊點、粘接物的模擬方法和焊點例題
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基于Lsdyna擠壓模擬分析并輸出螺栓剪切力、軸向力及壓頭擠壓力
幾個關鍵點：如何定義彈塑性材料MAT24（材料曲線）、剛性體材料MAT20，如何定義壓頭與箱體的接觸，如何定義箱體與剛性墻的自接觸，如何定義壓頭的約束及加載尤其是創建壓頭的位移加載，如何定義控制輸出螺栓剪切力及軸向力，如何定義控制輸出壓頭擠壓力輸出等。。
Beam單元創建焊點單元或作為螺栓單元，通過控制輸出螺栓單元受到的軸向力及剪切力，同時，也可輸出壓頭的擠壓力。
整車測試：環境機械可靠性測試
溫度循環測試：模擬晝夜溫差或四季交替，在高低溫之間快速切換（如 - 40℃→80℃，循環多次），檢測車身結構、焊點、螺栓連接部位是否因熱脹冷縮出現松動或裂紋。
2. 濕度與鹽霧腐蝕測試
目的：評估車輛在高濕度、鹽霧等腐蝕性環境下的抗銹蝕能力（如車身鋼板、底盤、螺栓連接件）。
測試方法：
濕熱測試：環境艙內濕度設定 90%~95% RH，溫度 30℃~60℃，持續數周，觀察車身焊點、縫隙處是否生銹，電子設備是否因受潮短路。
鹽霧測試：將車輛（或零部件）放入鹽霧腐蝕試驗箱，噴灑 5% 濃度的氯化鈉溶液，模擬沿海或冬季除冰鹽環境，持續 48~1000 小時，檢查金屬部件表面腐蝕程度（如銹跡、鍍層剝落）。
3. 振動與沖擊測試
目的：模擬車輛在顛簸路面、減速帶等場景下的機械結構強度，檢測零部件松動、疲勞斷裂風險。
測試方法：振動測試
正弦振動：通過振動臺對車輛施加固定頻率的正弦波振動（如 10~200Hz），持續數小時，觀察底盤部件（懸架、減震器、排氣管）、車內緊固件（座椅螺栓、儀表板卡扣）是否松動或異響。
隨機振動：模擬實際路況的隨機振動信號（如 ISO 16750 標準），覆蓋高頻（輪胎噪聲）和低頻（路面起伏）振動，檢測車身焊點、車架是否出現裂紋。
沖擊測試：使用沖擊臺對車輛施加脈沖載荷（如半正弦波沖擊，峰值加速度 50g~100g），模擬路面坑洼或碰撞沖擊，檢查底盤護板、油箱支架等部件的抗沖擊能力。
4. 耐久性道路測試
目的：通過實際道路行駛，驗證整車機械可靠性（如底盤耐久性、車身疲勞強度）。
展開 
仿真慢、迭代難？Altair 雙神器顛覆傳統工作流，讓設計效率飛起來
智能連接
批量處理焊點、螺栓、接觸等裝配關系。
? 7. 多輪迭代加速
在多輪迭代中，SimSolid 提供“快速對比”和腳本驅動批量計算功能，能在設計更新后自動繼承邊界條件與載荷設置，大幅減少重復建模工作。同時，支持與有限元混合建模，通過超單元實現數據交互。
SimSolid 典型應用案例
? 快速多輪迭代
依維柯底盤支架 4 天完成 19 個方案，固有頻率大幅提升，成本不增。
? 極復雜裝配
3,000+零部件的海底采油樹，兩天內完成從幾何導入到結果輸出。
? 幾何難簡化模型
點陣結構直接基于幾何計算，無需網格處理。
? 多行業落地案例
車身、底盤、塑料件、設備支架、壓力容器、起重機、消費電子機箱、航空航天機翼/無人機等，均驗證了其高精度與高效率的表現出色。
SimSolid 在底盤上的應用
SimSolid 在通用設備上的應用
SimSolid 在電子電器等行業應用
SimSolid 在航空航天無人機等應用
在快速結構分析與多輪迭代中，SimSolid 能夠顯著縮短前處理和計算時間，讓設計團隊在極短周期內驗證更多方案。而在研發流程中，除了快速驗證，還需要在同一平臺中支持更多設計探索、優化及多工藝仿真——這正是 Inspire 所能發揮的優勢。
3.Inspire：創新設計與優化平臺
Inspire 是集成度高、對設計師友好的創新優化平臺，集成多種求解器與主流優化方法（包含拓撲優化、點陣優化等），能夠在設計早期生成更優的概念方案。
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Beam單元創建焊點單元或作為螺栓單元，通過控制輸出其受到的軸向力及剪切力。至于壓頭擠壓力輸出可學習空間內另一個案例《基于hyperworks+Lsdyna擠壓模擬分析-2》。
擠壓動圖
有限元模型
軸向力
軸向力（濾波處理）
剪切力
剪切力（濾波處理）
本案例僅提供模型文件及結果文件及其它相關教程，更加詳細的內容見收費部分，針對本案例在實現上有什么疑問可私信。
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? 7. 多輪迭代加速
在多輪迭代中，SimSolid 提供“快速對比”和腳本驅動批量計算功能，能在設計更新后自動繼承邊界條件與載荷設置，大幅減少重復建模工作。同時，支持與有限元混合建模，通過超單元實現數據交互。
SimSolid 典型應用案例
? 快速多輪迭代
依維柯底盤支架 4 天完成 19 個方案，固有頻率大幅提升，成本不增。
? 極復雜裝配
3,000+零部件的海底采油樹，兩天內完成從幾何導入到結果輸出。
? 幾何難簡化模型
點陣結構直接基于幾何計算，無需網格處理。
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車身、底盤、塑料件、設備支架、壓力容器、起重機、消費電子機箱、航空航天機翼/無人機等，均驗證了其高精度與高效率的表現出色。
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展開 汽車CAE仿真知識點整理
兩頭自帶連接功能的cweld焊點單元等
Cweld是一種強大的單元，可以連接：
單元-單元
點-單元
點-點
如果焊點直徑超過單個被連接單元的尺寸，還可以指定一片單元與另一片單元的連接。
Cweld單元通常都是批量創建，放在后面介紹焊點模塊的時候再介紹具體操作。
其它更復雜的無法用桿單元簡化的情況則需要使用梁單元，梁單元在土木工程、重型機械、航空、船舶等行業被大量使用，比如鳥巢的鋼結構需要使用梁單元進行模擬，梁單元的內容將在下一期進行介紹。
前處理：
六面體網格劃分
焊縫殼單元
【技術帖】基于有限元分析的某電動汽車車身輕量化設計
整車的網格劃分主要有3 種：一維單元主要模擬焊點與螺栓連接；二維單元主要選擇Quad4 和Tria3 單元，多用于白車身中面的網格劃分，為了求解精度，Tria3 單元不超過總數的5%；三維單元主要有四面體單元和六面體單元，多用于無法抽取中面的零部件。網格單元的劃分精密程度直接關系著計算結果，本次仿真網格劃分尺寸為8 mm，車身網格總數為749 382，車身有限元模型如圖1 所示。
圖1 車身有限元模型
Fig.1 Body finite element model
1.3 剛度仿真
當汽車受到垂直向下的載荷時，車身處于彎曲工況而產生彎曲變形。彎曲撓度的大小與車身受到的垂直載荷相關，車身的彎曲剛度是體現車身抵抗彎曲變形能力的重要指標。將車身簡化為簡支梁，且彎曲剛度均勻，并假設在縱向上的張力相同。采用簡化公式計算車身彎曲剛度，即總的載荷與最大彎曲撓度值的比值
式中：EI——車身彎曲剛度，N/mm；∑F——車身總載荷，N；Zmax——門檻梁位置最大彎曲撓度值，mm。
在HyperMesh 中建立白車身彎曲剛度模型。在座椅安裝位置加載，每個位置按照800 N 加載，約束前減振器塔位置的Z 向自由度和后懸減震彈簧安裝位置XYZ 向自由度，白車身彎曲剛度載荷及約束示意圖和仿真變形云圖如圖2和圖3所示。
展開 行業分享丨SimSolid 在汽車零部件開發中應用的可行性調研及實踐
2 拖拽裝置介紹
汽車拖拽裝置一般通過螺栓安裝在牽引車尾部縱梁上，通過球型耦合裝置拖拽中置軸類拖車，如下圖1所示。典型的拖拽結構一般由型鋼及鋼板焊接而成，中間位置設計了安裝球型拖鉤的方管結構，兩端是固定到車輛上的安裝板，如圖2所示。由于不同車輛拖拽能力及尾部造型差異，導致拖拽結構的具體設計靈活多變，各不相同，因此，需要一種高效的性能分析工具，支持工程師完成拖拽設計，滿足車輛的總體要求。
3 解決方案
Aitair SimSolid 是款專門為快速的設計流程開發的結構分析軟件。它消除了幾何體簡化和網格化，實現自動裝配體的連接，包括焊點、焊縫、螺栓連接以及多種虛擬連接，如襯套、銷等，大大縮短了結構的分析周期。支持強度、模態、疲勞、熱分析，因此，采用 SimSolid 開展拖拽裝置設計分析，高效且結果可靠，幫助工程師快速實現方案迭代和決策。
4 主要內容
4.1 模型設置
①模型結構：本案例的拖拽結構設計如圖3所示，材料QSTE550選擇，許用設計強度550MPa。
②邊界條件：根據法規認證條件，約束縱梁安裝孔的位移自由度。
③載荷施加：強度載荷和疲勞載荷如下表1所示。
展開 技術干貨丨SimSolid在汽車零部件開發中的應用實踐
2 拖拽裝置介紹
汽車拖拽裝置一般通過螺栓安裝在牽引車尾部縱梁上，通過球型耦合裝置拖拽中置軸類拖車，如下圖1所示。典型的拖拽結構一般由型鋼及鋼板焊接而成，中間位置設計了安裝球型拖鉤的方管結構，兩端是固定到車輛上的安裝板，如圖2所示。由于不同車輛拖拽能力及尾部造型差異，導致拖拽結構的具體設計靈活多變，各不相同，因此，需要一種高效的性能分析工具，支持工程師完成拖拽設計，滿足車輛的總體要求。
3 解決方案
Aitair SimSolid 是款專門為快速的設計流程開發的結構分析軟件。它消除了幾何體簡化和網格化，實現自動裝配體的連接，包括焊點、焊縫、螺栓連接以及多種虛擬連接，如襯套、銷等，大大縮短了結構的分析周期。支持強度、模態、疲勞、熱分析，因此，采用 SimSolid 開展拖拽裝置設計分析，高效且結果可靠，幫助工程師快速實現方案迭代和決策。
4 主要內容
4.1 模型設置
①模型結構：本案例的拖拽結構設計如圖3所示，材料QSTE550選擇，許用設計強度550MPa。
②邊界條件：根據法規認證條件，約束縱梁安裝孔的位移自由度。
③載荷施加：強度載荷和疲勞載荷如下表1所示。
4.2 求解計算
①強度工況：由于強度施加載荷較大，結構受力后變形較大，同時局部可能發生塑性變形，因此需要考慮材料非線性和幾何非線性，材料曲線設置及幾何增量式幾何非線性設置如下圖4所示：
編輯
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②疲勞工況：鈑金及焊縫的疲勞參數設置如下圖5所示。
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LS-DYNA IGA同幾何分析介紹（下）
總結來看
IGA的計算結果與FEA非常相近；
每個時間步長的數值結果更高；
相同網格尺寸下更大的時間步長>2.5；
提高計算效率的潛力巨大；
直接的好處
同樣網格下IGA的幾何形狀比FEA更準確；
IGA使用較粗的網格計算，粗的網格意味著DOFs（自由度）更少，計算更快；
同樣網格下更大的時間步長/更少的質量增加；
T-joint將4個Patch連接在一起，并且連接是獨立于網格的T-joint的建模，局部改變網格，連接無需更改
IGA和FEA混合模型，汽車前艙部分的某個結構，原來的整個模型為FEA模型，現在將其中兩塊部分以1:1的比例替換成IGA模型，無需改變原來部件之間的連接關鍵詞（焊點、螺栓或剛體等），同時時間步長不會減少（甚至可能提高）。
計算該模型需要IGA具備這些能力：支持材料模型*Mat_024、接觸、時間步長評估和質量縮放、SPR3焊點（IGA/IGA以及IGA/FEA之間）、剛體連接到IGA殼單元中、MPP并行計算等等，現在LS-DYNA的IGA具備這些功能。
焊點連接。可利用關鍵字*CONTACT_TIED_SHELL_EDGE_TO_SURFACE_BEAM_OFFSET或者*CONSTRAINED_INTERPOLATION_SPOTWELD(*CONSTRAINED_SPR3)。這里使用后者來實現這個焊點連接。
在FEA中定義焊點可能需要稍密的網格（依賴于網格）。
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