0 引言

點(diǎn)焊由于自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率極高，連接強(qiáng)度大，是車身制造中關(guān)鍵的連接技術(shù)之一，一般汽車車身的焊點(diǎn)個(gè)數(shù)高達(dá)5000個(gè)以上

。車身焊點(diǎn)的疲勞壽命直接關(guān)系整車可靠性和用戶體驗(yàn)，因此，焊點(diǎn)的壽命分析越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外各大汽車廠商的關(guān)注。印明勛通過(guò)Nastran軟件建立整車疲勞分析模型并采用慣性釋放法獲得單位載荷下的應(yīng)力分布，將應(yīng)力分布結(jié)果與試驗(yàn)所測(cè)的六分力載荷譜輸入FEMFAT軟件進(jìn)行疲勞損傷分析，預(yù)測(cè)了車身焊點(diǎn)壽命

；朱濤采用焊點(diǎn)疲勞壽命預(yù)估方法,結(jié)合應(yīng)力計(jì)算,得出汽車實(shí)際載荷工況下的焊點(diǎn)疲勞損傷值

；譚東升在HyperMesh軟件中研究了焊點(diǎn)的幾種建模方法并做了比較分析,通過(guò)與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)標(biāo),為車身焊點(diǎn)的CAE建模方法提供了參考依據(jù)

。

本文采用六分力傳感器和PCB加速度傳感器，通過(guò)采集某自主型SUV在瓊海汽車試驗(yàn)場(chǎng)的真實(shí)道路載荷數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)作為輸入，在整車多體動(dòng)力學(xué)模型中進(jìn)行載荷迭代分解，從而獲得車身各個(gè)接附點(diǎn)的載荷時(shí)間歷程，再通過(guò)建立的有限元分析模型和Ncode軟件對(duì)車身焊點(diǎn)進(jìn)行了壽命分析。結(jié)果表明，該方法可獲得較為準(zhǔn)確的車身焊點(diǎn)損傷值和壽命值，具有一定的工程意義。

1 路譜采集

載荷采集工作的核心是保證載荷譜的準(zhǔn)確有效，載荷譜采集使用的道路規(guī)范是東風(fēng)柳州汽車股份有限公司強(qiáng)化壞路規(guī)范(3萬(wàn)公里)，在測(cè)試過(guò)程中，采用Kistler公司的六分力傳感器(分別安裝于4個(gè)輪轂內(nèi))、PCB加速度傳感器(共16個(gè))等設(shè)備，在瓊海汽車實(shí)驗(yàn)場(chǎng)12種實(shí)際路面(凸塊路、扭曲路、石板路、跳石路、水泥不平路、鵝卵石路、沙土路、鐵軌路、波形路、石塊路、搓板路)對(duì)該SUV進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，如圖1,2,3，4。根據(jù)實(shí)驗(yàn)規(guī)范，平均在30-50km/h，過(guò)度路面上坡及轉(zhuǎn)彎處車速較低，如圖5所示。

數(shù)據(jù)采集通道總共72個(gè)，采樣率500Hz，再進(jìn)行上限80Hz的低通濾波，濾掉高頻干擾信號(hào)又不使有效信號(hào)失真。為了保證采集數(shù)據(jù)的樣本庫(kù)有效，每個(gè)工況樣本采集三組數(shù)據(jù)。要求三組數(shù)據(jù)采集到的路面特征基本一致，貼合度高，不能缺少特殊的路面載荷信息。數(shù)據(jù)中不能有明顯的漂移，過(guò)多的毛刺，失效的通道。最后從三組數(shù)據(jù)中選取一組車輛行駛速度跟實(shí)驗(yàn)要求貼合最高的進(jìn)行少量的漂移處理，去除尖峰和毛刺，形成實(shí)際路譜信號(hào)。以其中一個(gè)六分力傳感器采集到的信號(hào)為例，如圖6所示。

2 多體動(dòng)力學(xué)載荷譜分解

采集到的路譜信號(hào)還不能直接用于車身焊點(diǎn)疲勞分析，需要將實(shí)際路譜載荷輸入整車多體動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行虛擬迭代分解，以獲得車身各接附點(diǎn)的載荷

，用于下一步的疲勞CAE分析。本文利用ADAMS/Car軟件，建立整車多體動(dòng)力學(xué)模型(如圖7所示)。

將載荷譜輸入多體動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行反復(fù)迭代求解。為了方便后續(xù)的分析，將載荷分成12個(gè)典型工況。圖8為整車硬點(diǎn)分布情況，圖9為某接附點(diǎn)的載荷信號(hào)。

《方案》指出，到2018年，國(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要明確提出的“寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋90%以上的貧困村”目標(biāo)提前完成；到2020年，全國(guó)12.29萬(wàn)個(gè)建檔立卡貧困村寬帶網(wǎng)絡(luò)覆蓋比例超過(guò)98%。保障建檔立卡貧困人口方便快捷接入高速、低成本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，保障各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用基本網(wǎng)絡(luò)需求，更多建檔立卡貧困人口都有機(jī)會(huì)通過(guò)農(nóng)村電商、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療等享受優(yōu)質(zhì)公共服務(wù)、實(shí)現(xiàn)家庭脫貧，高速寬帶網(wǎng)絡(luò)助力脫貧攻堅(jiān)的能力顯著增強(qiáng)。

3 焊點(diǎn)疲勞分析

3.1 車身有限元模型建立

為了減少疲勞分析的誤差，車身CAE模型在建立時(shí)，需將門蓋、座椅做出FE模型并調(diào)整材料密度，將配重調(diào)至總成實(shí)際重量。同時(shí)還需要進(jìn)行備胎、燃油箱等隨車附件的配重， 乘員重量配重按75kg/人計(jì)算，5座車的乘員總重量為(75*5)kg 。如圖10所示。

(2)單元的雅克比值介于0.6和0.7之間的比例需小于1%。

(1)模型中絕大部分的單元都應(yīng)該是四邊形殼單元，其中三角型單元比例控制在5%以內(nèi)。

圖12分該自主SUV整車焊點(diǎn)壽命云圖

為提高計(jì)算的準(zhǔn)確度,整個(gè)車身CAE模型應(yīng)該滿足如下要求：

采用線性疊加法進(jìn)行疲勞計(jì)算時(shí)，首先利用慣性釋放法得到車身硬點(diǎn)各方向上單位載荷的結(jié)構(gòu)應(yīng)力響應(yīng)，然后將車身硬點(diǎn)的動(dòng)態(tài)載荷與單位載荷下的車身結(jié)構(gòu)應(yīng)力線性疊加，最后得到車身各焊點(diǎn)的應(yīng)力時(shí)間歷程，用于焊點(diǎn)結(jié)構(gòu)疲勞壽命預(yù)測(cè)。該方法是疲勞計(jì)算的一種可靠的求解方法，能夠大大縮減計(jì)算時(shí)間，保證足夠的計(jì)算精度，且操作簡(jiǎn)便快捷。

整個(gè)有限元模型節(jié)點(diǎn)數(shù) 783351,單元總數(shù) 732245,焊點(diǎn)單元總數(shù)為6932。

3.2 焊點(diǎn)CAE模型及焊點(diǎn)力計(jì)算

Hypermesh軟件提供多種焊點(diǎn)單元的建模方法

，為了保證分析精度，本文采用剛性梁?jiǎn)卧?Cbar)進(jìn)行模擬(圖11)，通過(guò)CAE計(jì)算出梁?jiǎn)卧慕孛媪土?，同時(shí)計(jì)算出焊點(diǎn)局部結(jié)構(gòu)的名義應(yīng)力。

利用中心加載圓盤模型計(jì)算出焊核周邊板材局部結(jié)構(gòu)應(yīng)力。該局部名義應(yīng)力

(

)和

(

)表示為焊點(diǎn)圓周角

的函數(shù)，通過(guò)臨界平面法確定失效方向，將臨界平面上的正應(yīng)力作為損傷參數(shù)，計(jì)算焊點(diǎn)的疲勞壽命

。

(

)=

(

cos

+

sin

)

(1)

(

)=

(

sin

-

cos

)+

(2)

近期，國(guó)家網(wǎng)信辦會(huì)同有關(guān)部門，針對(duì)自媒體賬號(hào)存在的一系列亂象問(wèn)題，開(kāi)展了集中清理整治專項(xiàng)行動(dòng)。專項(xiàng)行動(dòng)目前已依法依規(guī)全網(wǎng)處置“唐納德說(shuō)”“傅首爾”“紫竹張先生”“有束光”“萬(wàn)能福利吧”等9800多個(gè)自媒體賬號(hào)。

3.3 結(jié)構(gòu)應(yīng)力響應(yīng)計(jì)算

獲取結(jié)構(gòu)應(yīng)力響應(yīng)通常有三種方法：準(zhǔn)靜態(tài)疊加法、瞬態(tài)法和模態(tài)疊加法

。其中，準(zhǔn)靜態(tài)疊加法是將結(jié)構(gòu)在單位靜載荷作用下的應(yīng)力/應(yīng)變狀態(tài)與施加在部件邊界的動(dòng)態(tài)載荷進(jìn)行線性疊加，得到結(jié)構(gòu)的應(yīng)力/應(yīng)變時(shí)間歷程。

其中，

、

、

、

分別為焊點(diǎn)局部坐標(biāo)系的力和力矩。

為最大彎曲正應(yīng)力，

為最大剪應(yīng)力分量，

為梁?jiǎn)卧睦鞈?yīng)力。

根據(jù)準(zhǔn)靜態(tài)疊加法，將單位載荷下的應(yīng)力張量與相關(guān)的邊界載荷歷程進(jìn)行線性疊加可得到結(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化的應(yīng)力時(shí)間歷程。線性疊加的理論公式為：

(3)

式中：(?

)

、(?

)

、(?

)

表示單元局部坐標(biāo)系下對(duì)應(yīng)于第

通道載荷

(

)的應(yīng)力影響系數(shù)，

為通道數(shù)號(hào)，

為總載荷通道數(shù)。

(3)重要區(qū)域和零部件網(wǎng)格雅克比值一定不能小于0.7，網(wǎng)格尺寸最小不能小于5mm，最大不能超過(guò)14mm，關(guān)鍵區(qū)域的網(wǎng)格7-12mm。

3.4 焊點(diǎn)疲勞分析

根據(jù)Miner理論，疲勞損傷是可以積累的，當(dāng)損傷值

大于1時(shí)，表明發(fā)生疲勞失效，即：

(3)

其中

和

分別表示第

級(jí)載荷下的循環(huán)次數(shù)和疲勞壽命值。為了對(duì)應(yīng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，本文首先計(jì)算SUV車型在瓊海試驗(yàn)場(chǎng)跑一圈(5公里，包含12個(gè)典型工況)的車身焊點(diǎn)疲勞損傷值，再通過(guò)Ncode軟件的工況組合方式計(jì)算出3萬(wàn)公里(6000圈)的總損傷值，取倒數(shù)即可得到壽命值。為了計(jì)算可靠安全，本文取安全系數(shù)為3，即當(dāng)焊點(diǎn)壽命小于3時(shí)，認(rèn)為焊點(diǎn)發(fā)生了疲勞破壞。

本研究利用快速窖泥質(zhì)量評(píng)價(jià)方法快速對(duì)四川某酒廠不同年份的窖泥進(jìn)行了評(píng)分，結(jié)果基本與該廠的實(shí)際生產(chǎn)狀況一致。未來(lái)工作將進(jìn)一步對(duì)窖泥質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行篩選，探究與窖泥感官指標(biāo)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)，完善評(píng)分體系，使其更加客觀、準(zhǔn)確。

3.5 焊點(diǎn)疲勞結(jié)果分析

在諸城市龍都街道大源社區(qū)，集林木種苗栽植、綠化工程施工、現(xiàn)代林業(yè)、旅游觀光于一體的生態(tài)園林公司——大源園林生態(tài)園，現(xiàn)已建成7200多畝。該項(xiàng)目是由山東大源建設(shè)集團(tuán)投資5億元，與大黑龍溝等6個(gè)自然村聯(lián)合，采用“企業(yè)+社區(qū)+合作社+農(nóng)戶”的模式規(guī)劃建設(shè)，整體占地10000畝。目前，該園區(qū)可提供60多個(gè)品種的瓜果采摘，帶動(dòng)當(dāng)?shù)?00多名老百姓就業(yè)，全年約接待游客20萬(wàn)人次。讓林區(qū)變景區(qū)、田園變公園，農(nóng)產(chǎn)品變旅游商品，大源園林生態(tài)園實(shí)現(xiàn)了園區(qū)旅游收益和農(nóng)戶采摘收益的“雙豐收”，構(gòu)建起“企業(yè)+農(nóng)戶”“林業(yè)+旅游”和諧發(fā)展的新局面。

直立仰頭試驗(yàn)及手法復(fù)位對(duì)急性頸源性耳鳴診治的療效分析（張家鵬 郭億蓮 陳世忠 蘇健 盧標(biāo)清 劉婷）4∶295

根據(jù)焊點(diǎn)疲勞分析結(jié)果，壽命不足的焊點(diǎn)主要存在于左/右后門鎖扣安裝加強(qiáng)板區(qū)域和前側(cè)圍區(qū)域，這些區(qū)域的焊點(diǎn)壽命不滿足目標(biāo)，根據(jù)實(shí)際強(qiáng)化路試測(cè)試，發(fā)現(xiàn)確實(shí)出現(xiàn)了焊點(diǎn)開(kāi)裂的現(xiàn)象，與CAE計(jì)算結(jié)果十分吻合。通過(guò)相應(yīng)的優(yōu)化后即可滿足疲勞壽命的要求。

以補(bǔ)腎強(qiáng)腰、活血化淤、舒經(jīng)通絡(luò)、理筋整復(fù)為治則,采用紅花、地龍、全蝎、五加皮、毛姜、獨(dú)活、乳香等純中藥組方 (國(guó)家發(fā)明專利號(hào):ZL 01 1 15142.0)內(nèi)服,同時(shí)結(jié)合中醫(yī)手法整復(fù)治療腰椎間盤突出癥,累計(jì)治療患者達(dá)1860人,總有效率99.8%。本法具有治愈率高、恢復(fù)快、復(fù)發(fā)率低、簡(jiǎn)便易行的特點(diǎn),值得臨床推廣使用。

(1)左/右后門鎖扣安裝加強(qiáng)板區(qū)域存在多個(gè)焊點(diǎn)疲勞壽命小于安全值3(如圖13)，最小為0.26，不滿足疲勞壽命要求。優(yōu)化方案是在該處增加結(jié)構(gòu)膠，用以分散焊點(diǎn)受力。通過(guò)分析，優(yōu)化方案滿足疲勞壽命要求(如圖14)。

（4）實(shí)驗(yàn)只運(yùn)用酸雨配置、種子萌發(fā)、實(shí)驗(yàn)記錄等簡(jiǎn)單的知識(shí)和技能，沒(méi)有充分利用已有的知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能——“細(xì)胞是生物體結(jié)構(gòu)和功能的基本單位”和“制作并用顯微鏡觀察植物細(xì)胞的臨時(shí)裝片”，引導(dǎo)學(xué)生從微觀層面（細(xì)胞這個(gè)結(jié)構(gòu)層次）探究酸雨對(duì)生物的影響。

左/右側(cè)圍搭接區(qū)域焊點(diǎn)疲勞壽命存在多個(gè)焊點(diǎn)壽命值小于3(如圖15)，最小值為0.3，不滿足疲勞壽命要求。在實(shí)車30000公里強(qiáng)化路試測(cè)試中，該處確實(shí)出現(xiàn)了焊點(diǎn)脫落及周邊鈑金開(kāi)裂的現(xiàn)象。優(yōu)化方案是在該處增加內(nèi)部搭接結(jié)構(gòu)，通過(guò)分析，優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)滿足焊點(diǎn)疲勞壽命要求(如圖16)。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于瓊海汽車試驗(yàn)場(chǎng)的實(shí)際路譜，結(jié)合多體動(dòng)力學(xué)分析技術(shù)、CAE分析技術(shù)、疲勞分析技術(shù)，對(duì)某自主 SUV 車型進(jìn)行了車身焊點(diǎn)進(jìn)行疲勞分析，對(duì)比強(qiáng)化試驗(yàn)與分析結(jié)果可知，焊點(diǎn)疲勞分析結(jié)果與試驗(yàn)開(kāi)裂位置基本一致。通過(guò)改進(jìn)車身結(jié)構(gòu)，最終解決耐久試驗(yàn)中的焊點(diǎn)開(kāi)裂問(wèn)題，節(jié)省了開(kāi)發(fā)周期，保證產(chǎn)品的順利投產(chǎn)。

[1]ASLANLAR S，OGUR A，OZSARAC U，et al．Effect of welding current on mechanical properties of galvanized chromided steel sheets in electrical resistance spot welding[J].Materials&Design，2007，28( 1) : 2-7.DOI:10． 1016/j．matdes．2005.06.022．

[2]馮賽. 基于布置及路徑的車身焊接多目標(biāo)優(yōu)化研究[D].山東理工大學(xué),2021.DOI:10.27276/d.cnki.gsdgc.2021.000466.

[3]于保君,張雨,李鼎,楊少明,杜錚.基于道路載荷譜的車身焊點(diǎn)疲勞壽命分析[J].計(jì)算機(jī)輔助工程,2021,30(01):22-26.DOI:10.13340/j.cae.2021.01.005.

[4]印明勛,王峻峰,劉瑩,鄂世國(guó).基于六分力載荷譜的汽車車身及焊點(diǎn)疲勞分析[J].汽車工程師,2020(06):28-30.

[5]宋子旭. 基于虛擬試驗(yàn)場(chǎng)的車身焊點(diǎn)疲勞研究[D].湖南大學(xué),2020.DOI:10.27135/d.cnki.ghudu.2020.001549.

[6]龍海強(qiáng),胡玉梅,劉波,金曉清,朱浩.基于隨機(jī)載荷的白車身焊點(diǎn)疲勞壽命預(yù)測(cè)[J].汽車工程,2016,38(08):1006-1010.DOI:10.19562/j.chinasae.qcgc.2016.08.015.

[7]譚東升,劉向征. 基于HyperMesh的車身焊點(diǎn)疲勞分析建模研究[C]//.2015Altair技術(shù)大會(huì)論文集.,2015:501-503.

[8]鄭非,孫濤,劉斌,鄭松林.承載式車身焊點(diǎn)疲勞壽命分析研究[J].通信電源技術(shù),2015,32(02):7-9+12.DOI:10.19399/j.cnki.tpt.2015.02.003.

[9]朱濤,林曉斌. 基于實(shí)測(cè)載荷譜的車身焊點(diǎn)疲勞壽命分析[C]//.第五屆中國(guó)CAE工程分析技術(shù)年會(huì)論文集.,2009:626-631.

[10]杜中哲,朱平,何俊,韓旭.基于有限元法的轎車車身結(jié)構(gòu)及焊點(diǎn)疲勞壽命分析[J].汽車工程,2006(10):944-947.DOI:10.19562/j.chinasae.qcgc.2006.10.018.

[11]朱濤,高峰,劉國(guó)良.車身結(jié)構(gòu)中焊點(diǎn)疲勞壽命預(yù)估[J].汽車技術(shù),2006(02):37-40.

[12]張澤俊,劉宗成,顏伏伍,王雪峰,馮廣冬.基于實(shí)測(cè)道路譜的車身疲勞耐久性能改進(jìn)[J].汽車零部件,2020(04):16-20.DOI:10.19466/j.cnki.1674-1986.2020.04.004.

[13]王朋波. 基于瞬態(tài)響應(yīng)的汽車車身結(jié)構(gòu)疲勞分析[C]//.力學(xué)與工程——數(shù)值計(jì)算和數(shù)據(jù)分析2019學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.,2019:133-138.