基于激光螺旋焊接的汽车结构疲劳寿命预测方法

基于激光螺旋焊接的汽车结构疲劳寿命预测方法

在汽车结构设计的早期阶段，对汽车结构的耐久性进行疲劳寿命预测评价能够加速汽车新结构的开发。在汽车结构中，焊接连接点是最容易发生失效的部位。采用传统点焊进行汽车结构连接时，存在焊接时间长的问题。为解决该问题，大型汽车制造企业开始采用激光螺旋焊接。采用激光螺旋焊接时，从一个焊点到下个焊点的移动速度很快，移动速度是传统点焊速度的2倍，因而该种焊接方法开始得到应用。该焊接技术同样也需要对连接处的疲劳寿命进行预测。

与普通的激光焊接相比，激光螺旋焊接能够防止焊缝处出现烧穿或孔洞，除可实现钢制结构件的连接，还能实现铝合金结构件的连接。激光螺旋焊接的一个显著特征是在焊核周围出现凹形下陷，这种凹形下陷可能对连接处的局部刚度产生影响。因而，对激光螺旋焊焊接连接处的疲劳寿命进行预测时，必须考虑这一影响。进行疲劳寿命预测时，主要基于网格不敏感的结构应力法和主应力-应变（S-N）曲线法来进行预测。首先，通过对激光螺旋焊接连接的母材进行疲劳测试，获得主S-N曲线；之后，通过有限元方法进行网格划分和求解，此时需要注意凹形下陷的存在；最后，通过结构应力方法确定焊接连接处的应力分布，确定连接处的疲劳寿命。通过将崎岖道路的路面作为输入，利用上述方法进行整车结构疲劳寿命的预测，证实了所提出预测方法的有效性。

Norihiko Sawa et al.SAE

2016-01-0394.

编译：王祥