焊點連接的案例
LMS Virtual.Lab Durability_方法介紹24—焊點連接的定義
大家好，今天介紹焊點連接的定義，主要內容包括：
1 焊點連接的定義方法
2 焊點連接屬性的定義
3 導出Nastran文件
附有源文件和操作視頻
百度網盤鏈接http://pan.baidu.com/s/1pJuOgv5
（受到上傳文件大小的限制，該目錄下“24焊點連接的定義.zip“）
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SFE Concept 連接(焊點、結構膠)
前期設計中，一般只有簡單的幾何數據，焊點數據沒有或者不全，這時需要SFE自動生成焊點。建立模型，使用默認的40mm間距的焊點生成模型。
1.可以新建一個不同間距的焊點屬性，此處為20mm，生成網格，焊點自動更新
2.創建結構膠，對于車體、頂蓋區域、玻璃，需要不同的膠。可以創建不同的粘膠類型。此處創建了一種結構膠用于演示。
3.激光焊接(不同于激光拼焊)。焊點生成類型可以自己切換。
4.對于當前常用的結構膠+焊點也可模擬，只需要在焊接邊屬性上同時選擇焊點+結構膠即可。
以上只是講解，不涉及具體操作。
展開 【論文解讀】焊點力學模型失效參數獲取試驗-碰撞安全
焊點作為連接鈑金件的重要組成，碰撞中隨著鈑金件的變形，焊點受到的并不是單一載荷的作用，而是一種復合載荷，包括拉伸力、剪切力、剝離彎矩和平面扭矩，如圖1 所示。這些載荷的綜合作用會導致焊點連接功能或承載功能的失效。
圖1 焊點受力示意圖
根據焊點的實際受力情況，將復合載荷的作用分解為多個單向載荷的組合作用，構建基于力的焊點失效準則:
根據對失效準則中參數的分析，基于力的焊點失效判據將單個焊點的復合受力模式分解為拉伸力、剪切力、剝離彎矩和平面扭矩。不同的載荷類型選用對應試驗方式，通過十字拉伸試驗獲得焊點的軸向最大失效力，一字剪切試驗獲得焊點的切向最大失效力，折邊剝離試驗獲得最大剝離彎矩，扭轉試驗獲得最大平面扭矩，各試驗方式如圖2 所示。本文中選取1. 6mm 厚的U1500 熱成型鋼板與1. 0mm 厚的B250P1 的搭接組合作為失效判據有效性的研究對象，根據不同的工況對該搭接組合進行力學性能試驗，所獲得的焊點失效參數如表1所示。
圖2 焊點力學性能試驗
通過在CAE 模型中對焊點添加失效判據，解決了汽車碰撞有限元模擬中難以準確預測焊點失效的問題。基于焊點力學性能試驗獲取的焊點失效參數建立焊點失效判據; 通過多焊點部件的仿真與試驗對比，驗證了焊點失效判據的有效性。結果表明，添加焊點失效判據能反映真實的焊點受力和失效情況。
展開 基于lsdyna的三點壓彎仿真（采用MAT100焊點） ￥19.89
簡述：三點壓彎試驗也是一個較典型的案例，以往不考慮焊點強度直接采用rigid創建連接，本例采用mat100創建對應焊點。
工況：上下兩個分別為剛-鋁材質，兩者通過焊點連接，最上端鋼棒以10m/s的速度向下壓，模型各個部件間采用面面接觸，摩擦系數為0.3
動畫：
LMS Virtual.Lab Durability資料分類匯總——焊縫焊點疲勞
今天帶來LMS Virtual.Lab Durability關于焊縫焊點疲勞分析的相關資料匯總。
1. 焊縫的疲勞壽命預測
http://forums.caenet.cn/showtopic.aspx?topicid=616380&typeid=107
2. 焊點的疲勞壽命預測
http://forums.caenet.cn/showtopic.aspx?topicid=616382&typeid=107
3. 焊縫分析實例
http://forums.caenet.cn/showtopic.aspx?topicid=620385&typeid=107
4. 焊點連接的定義
http://forums.caenet.cn/showtopic.aspx?topicid=619796&typeid=107
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展開 ANSA中焊接案例及操作方法
右鍵點擊D設置焊點直徑為6mm，選擇連接管理器窗口右邊的clipboard，焊點類別FE Rep Type選擇，此例中選擇RBE3-HEXA-RBE3，在 PSOLID ID中shift+？進入屬性設置，新建屬性，確定，然后Realize，此時焊點單元已經自動生成。
a）選擇連接管理器
b）彈出連接管理器窗口
c）選擇焊核添加到連接管理器中
d）自動搜索層數及參數設置
e）右鍵點擊D設置焊點直徑
f）焊點單元類型選擇以及焊點生成
展開 一套新手自學整車碰撞仿真分析的奧秘
重點區域網格劃分主要包括以下幾個方面：
① 倒角處的網格劃分標準
② 幾何孔（包括螺栓孔）處的網格劃分標準
③ 翻邊處的網格劃分標準
④ 包邊（主要位于開閉件處）的網格劃分標準
三、整車碰撞模型建模的關鍵技術
各總成網格劃分完成后，可以先通過nastran或者optistruct等軟件進行模態計算來驗證各總成連接是否存在問題，以防出現網格質量問題和自由部件。各總成通過模態計算完成后，就可以進行整車碰撞模型的建模工作了。
1、連接方式處理
在整車碰撞模型中，存在各種各樣的連接方式，主要有以下幾種常見的連接方式：焊點連接、焊縫連接、膠粘連接、螺栓連接以及鉸接等。比如白車身的連接方式主要是焊點連接和焊縫連接為主；車門及發動機蓋板有大量的膠粘連接。見下圖2和圖3所示。
圖2 白車身焊點示意圖
圖3 車門上膠粘示意圖
鉸接主要在轉向系統、前后懸架以及車門鉸鏈等處。見下圖4和圖5所示。
圖4 車門鉸鏈示意圖
圖5 轉向系統鉸鏈示意圖
在整車建模過程中使用最多鉸鏈主要為球鉸、柱鉸、萬向鉸、平動鉸和轉動鉸。由于鉸鏈要實現其自身的轉動關系，所以在運動過程中鉸鏈自身不能變形，即要求鉸鏈所有節點為剛性體節點。所以在剛性體上建立鉸鏈可以利用剛性體自身的節點，在可變形體上建立鉸鏈則一般需要使用rigidbody，或其他剛性體網格來連接節點和可變形體網格節點。在可變形體上建立鉸鏈通常也可將部分可變形網格轉化為剛性體網格，然后在轉化后的網格上建立鉸鏈。
2、前后懸架及輪胎模型
前后懸架系統及輪胎涉及到許多運動部件，這就要求我們碰撞仿真工程師不僅要理解各個運動部件的運動關系，還要將運動關系用合理的方法反映到整車碰撞模型上。
展開 SFE Concept 兩個零件連接(Map:映射)
上一帖子講述了在同一個模型上，如何實現鈑金連接，接下來演示兩個不同的零件如何進行連接，這里用到的功能是Map，準備工作是建好模型，附好屬性、焊接邊屬性。
首先建立一個下圖所示的模型。
附好屬性及焊接邊屬性，需要注意焊接邊屬性的方向需要與焊接的方向一致
此時生成網格，兩者并沒有產生連接
接下來需要進行Map操作，選擇Map的對象：上方零件的兩個焊接邊，選擇Map的目標：下方整個平面。選擇Map的方向，指向下方的平面，最后點擊Create完成
可以查看Map后的效果，焊接邊與平面貼合在一起，顏色也發生了變化，這種顏色顯示此處有兩層鈑金。
最后生成網格檢查效果，可以發現，兩個模型產生了焊點連接。
展開 基于HyperMesh的某商用車白車身模態研究
2 計算分析
2.1 計算模型
本文采用 HyperMesh 軟件建立某商用車白車身三維數據的有限元分析模型，對整體性能影響很小的車身細微結構特征適當簡化，然后通過焊點把各部件連接，白車身沖壓件為薄壁金屬件，用殼單元模擬，點焊采用 RBE2 單元模擬，焊道結構采用 Solid 實體單元模擬[4]，部件之間的連接關系模擬實際車身結構，在進行模態分析時，不考慮結構中焊點失效，認為焊點連接是可靠的。模型連接時先焊接頂蓋、側圍、地板及前圍，然后將其拼裝成白車身[5]。本文建立的白車身模型共799 627 個殼單元，827 628 個節點，6 238 個焊點，連接好的白車身模態分析模型如圖 1 所示。
2.2 計算結果
本文采用 HyperMesh 軟件作前處理建模，MSC Nastran 作為求解器計算自由狀態下白車身結構模態，對白車身的振動響應影響相對較大的激勵頻率多集中在低頻域，輸出前 10 階范圍內的固有頻率和振型，各階模態結果如表 1 所示，白車身第一階模態、一階扭轉模態、一階彎曲分析陣型如圖 2—圖 4 所示。其中，白車身第一階模態為頂蓋的橫向擺動，為局部板件結構的振動振型。整車一階扭轉及整車一階彎曲為白車身整體模態，需重點對比關注。
3 模態試驗
3.1 試驗方案
采用 LMS 數據采集記錄儀進行白車身模態試驗，采用多點激勵多點響應的測試方案，支撐采用 4 套雙腔空氣彈簧支撐車身（滿足彈簧支撐最高剛體頻率小于第一階彈性體頻率的 1/3）、三點三方向激勵（Z 向激勵力 25 N 左右、橫向激勵力在 20 N）、 激振器通過柔性桿與車身固定連接，共布置 314 個測點[6]。
展開 基于optistruct+ncode的ACM實體單元焊點疲勞分析 ￥25
本案例將詳細展示如何在nCode疲勞軟件中模擬ACM體單元焊點疲勞壽命的全過程。靜力學分析及建模是在optistruct中完成，ACM焊點疲勞分析是在ncode中完成。
ACM體單元是一種面域連接單元，為Nastran、Optistruct等有限元軟件特有的單元類型，本例通過完整的過程，演示ACM體單元焊點的疲勞計算步驟。所涉及軟件為：
Hypermesh：建立有限元模型
Optistruct：進行靜力計算
nCode：進行焊點疲勞計算
創建ACM體單元。使用spot功能創建ACM體單元，具體步驟為：1D-connector-spot：
1）location處，根據需要選擇ACM體單元焊點位置，一般用node
2）connect what 處，comp選擇焊點連接的兩個組件，本例為shell-1和shell-2；tolerance為連接容差，需設置為大于等于上下平板的間隙，但是不能大太多，以免誤連接。本例板間距10mm。
3）type處選擇ACM體單元的創建形式，推薦選用ACM（shell gap）；
4）diameter為ACM體單元直徑，焊核六面體單元大小，可根據實際焊點大小或者企業數據設置。
ncode中焊點疲勞計算過程
打開ncode，創建圖示的工作流程FEinput+SpotweldAnalysis+FEdisplay。
本案例模型及相關操作見附件、收費內容部分，凡購買本案例的朋友，結合附件中的模型及相關操作說明在仿真操作上還有什么疑問，請與我溝通交流。
展開 基礎裝配-殼網格的點焊連接
原始模型沒有任何連接信息，文中所用連接方式為點焊連接類型。原始模型如圖1所示。
2.從xml文件輸入連接信息
ANSA支持不同的文件格式，如VIP，VIP2和XML。不同格式的文件都可以通過用戶腳本進行導入。本文使用XML文件。
使用右側過程讀入XML文件，彈出Read Spots parameters窗口中單擊OK繼續。導入連接信息后模型如圖2所示。同時數據庫瀏覽器中的連接信息更新。
3.處理連接
3.1檢查連接定義連接信息導入后，需要對其進行有效性檢查。通過檢查的連接即可實現，否則，需對連接進行修正，之后再進行實現。
使用工具欄中的CHECK>CONNECTIONS檢查連接的有效性，檢查的內容包括幾何位置，形狀以及這些連接的連接性。本文主要檢查連接的部件數（<2），法蘭角度（20度），總厚度（5），雙連接（0.5,75,5），干涉部件及法蘭外的連接信息。根據檢查的提示信息，使用右鍵>Fix對錯誤信息進行自動修正，之后便可進行連接實現，對于不能自動修正的錯誤，則需手動進行修正。具體請參考幫助文件。
通過連接性檢查的連接，需要在連接管理器中進行設置和實現，如設置焊點半徑（D），檢測焊點連接部件（Connectivity>Auto-detect），選擇連接類型（FE Rep Type），實現連接（Realize）等操作。連接成功實現后，對于連接管理器中的狀態欄顯示為“OK”。圖3所示為連接實現后連接管理器的顯示信息和連接在網格中的具體狀態。
4.連接性檢查
連接創建完成后，需要對模型進行連接性檢查，以找出模型中未連接的部件。連接性檢查工具為CHECK>CONNECTIVITY。
展開 
基于Hypermesh開發的芯片焊點建模工具
二次開發
背景
芯片焊點建模工具
將繁瑣、重復的手工操作改為全自動操作
在對電子產品做沖擊仿真分析時，由于芯片是關鍵部件，對芯片焊點的建模是前處理中的重要環節。規范的焊點建模能有效評估焊點對沖擊的耐受程度，并能更準確的分析由沖擊產生的、焊點與芯片上之間的作用力。基于以上需求，我們開發了一個芯片焊點的建模工具，可以規范芯片焊點的建模操作，并免除建立焊點矩陣時的繁瑣和重復操作，提高前處理效率。
工具介紹
我們基于hypermesh創建芯片焊點建模工具。使用了tcl語言。工程師在使用這個工具時的操作十分簡單：點擊工具按鈕激活工具，系統就會提示用戶選中焊點連接的兩個面，并且輸入焊點矩陣的參數。工具將按照用戶輸入參數自動建立焊點矩陣。
展開 【論文解讀】汽車一維焊點失效模擬-碰撞安全
標定焊點參數力學試驗
為標定焊點極限拉伸力和剪切力， 設計了不同板厚和材料的拉伸和剪切試驗， 如圖 1 所示。焊點拉伸試驗為兩種板材樣件在十字交叉中心處焊接，在樣件的兩端分別朝上、下兩個方向施加外載荷; 焊點剪切試驗為兩種板材樣件在一端搭接處焊接， 在另一端施加方向相反的外載荷。焊接參數采用與實際生產相同的輸入條件
根據實際的點焊參數， 在拉伸機上進行試驗，如圖 2 所示。剪切試驗拉伸機可直接夾持試樣的兩端，為拉伸試驗專門設計了夾具， 將兩個試樣的兩端分別通過螺栓固定到兩個經過計算校核、剛度足夠的夾具上， 使焊點所受拉力和拉伸機的拉力方向保持一致。試驗數據校核修正仿真結果以 TL1550 － 220點焊樣件為例， 板厚、材料牌號分別為 1 mm 的HX380LAD 和 0． 7 mm。在拉伸機上進行 3 ～ 5 次試驗后，取出一組位于中間值的力和位移曲線。
參照圖 1， 建立焊點拉伸和剪切有限元模型，其網格大小與整車有限元模型的網格大小保持一致，使焊點模型具有應用一致性。將試驗得到的拉力最大值 4 953 N、剪力最大值 3 361 N 作為輸入條件 FN 和 FS， 經 Pam － Crash 計算后得到仿真焊點力和位移曲線。
應用案例
在某車型車身總成碰撞試驗中， 前地板與門檻結合處出現 5 個焊點開裂， 如圖8 ， 通過本文的焊點試驗方法， 建立一維焊點模型， 多層焊分解成多個兩層焊點連接， 通過力學試驗標定了附近不同板厚、材料的零件之間焊點的參數， 開裂處焊 點 極 限 拉 伸 和 剪 切 力 分 別 為 8． 2 kN 和14． 4 kN，應用到碰撞仿真中， Pam － Crash 計算結果如圖 8( 中) ， 焊點開裂情況和試驗一致。
展開 盤點有限元中常用的焊點
如下圖，GA、GB定義焊點中心，并非真實的節點，GA-GB的距離為焊核的長度；GA、GB定義焊件面上4個輔助點，GAH1~4、GBH1~4，圍成的四邊形面積就是焊點的截面積。Cweld單元可實現節點對節點的連接（GA-GB/ALIGN）、節點與單元的連接（GS/GRIDID）、單元與單元的連接 （GA-GB/ELEMID）。優點：建模簡單，能滿足不協調網格的要求，準確模擬焊點的位置，可實現點對點、點對面、面對面的連接，模擬精度較高。
Cweld單元
Cweld單元模型
4）實體單元模型
是一種精細化的焊點模型， 母材采用殼單元，焊核采用六面體單元，可以定義焊點的材料、形狀、直徑以及焊核網格精細程度。優點：實體單元為圓柱狀，與焊核形狀接近，能較為真實的模擬焊點。缺點：需要局部的網格細化，增加了網格數量和建模難度。
實體單元
實體單元受力模型
實體單元焊點受力如上圖所示，彎曲、扭轉、剪切參數控制焊點的失效。普通的梁單元跟每層殼單元僅有一個節點接觸，只能傳遞垂向力，而不能傳遞扭矩，無法模擬焊點的真實受力。這是梁單元沒有實體單元模擬精度高的原因。
5）Brick單元
殼單元和六面體單元共節點連接。優點：模擬精度高。缺點：殼單元網格需對應，網格質量要求很高。
Brick單元
6）ACM2單元
是一種組合單元焊點模型，由六面體單元HEXA和連接單元RBE3構成。上下兩層板之間建立一個六面體模擬焊核，六面體各個節點通過RBE3單元與上下兩層板四個節點連接。焊核的載荷通過RBE3單元傳遞到殼單元，載荷大小由RBE3權重決定。
展開 利用nCode計算ACM體單元焊點疲勞案例
ACM體單元焊點疲勞案例詳解
1、背景介紹
本案例將詳細展示如何在nCode疲勞軟件中計算ACM體單元焊點疲勞壽命的全過程。ACM體單元為中間一個六面體單元，上下通過RBE3單元與薄板連接。
nCode的焊點疲勞，是在Nastran軟件基礎上，采用Cbar單元連接兩塊薄板模擬焊點，通過提取Cbar單元的力和力矩，及焊點周圍的shell單元的結構應力，通過給定焊核的SN曲線進行計算其疲勞壽命。
但是采用cbar單元模擬焊點，對建模要求比較高，主要表現在：
1）cbar單元需要與薄板相互垂直，這樣就會導致薄板單元的節點需要人為控制以保證與垂直的cbar一一對應，這在大型模型中幾乎很難實現。
2）cbar單元需要有足夠的剛度，以保證結果對剛度不敏感；
因此，特別是基于第1條，越來越多的模型中采用節點不用一一對應的ACM體單元來模擬焊點。ACM體單元是一種面域連接單元，為Nastran、Optistruct等有限元軟件特有的單元類型，本例通過完整的過程，演示ACM體單元焊點的疲勞計算步驟。所涉及軟件為：
Hypermesh：建立有限元模型
Nastran：進行靜力計算
nCode：進行焊點疲勞計算
2、 ACM體單元焊點前處理
選用hm的Nastran或optistruct面板進行前處理設置（二者在該問題上設置一致）。在hm中建立兩個平板組，分別命名為shell-1，shell-2，任意劃分網格，賦予材料屬性和厚度屬性。
創建ACM體單元。
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