本申請(qǐng)涉及鉚接仿真，具體而言，涉及一種基于等效實(shí)體單元的鉚接失效仿真方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、汽車仿真行業(yè)是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和仿真技術(shù)對(duì)汽車的設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造、測(cè)試等過(guò)程進(jìn)行模擬和實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)業(yè)。這個(gè)行業(yè)高度融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、仿真技術(shù)、汽車工程等多個(gè)領(lǐng)域，具有技術(shù)密集、知識(shí)密集和資金密集的特點(diǎn)。

2、在當(dāng)前的技術(shù)框架內(nèi)，汽車仿真行業(yè)針對(duì)鉚接結(jié)構(gòu)的失效分析方法是精細(xì)地解析鉚釘加工過(guò)程中所形成的影響區(qū)域，及其與周圍非影響區(qū)域的差異性。將整個(gè)結(jié)構(gòu)分割成兩大部分，即鉚釘直接作用的區(qū)域與其他未直接受到加工影響的區(qū)域，每部分根據(jù)力學(xué)性能的不同被賦予了特定的材料屬性。這種策略雖然旨在通過(guò)區(qū)分材料特性來(lái)提高仿真精度，但其實(shí)現(xiàn)過(guò)程卻充滿了挑戰(zhàn)。

3、首先，建模階段的復(fù)雜性顯著增加。由于需要對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致劃分并逐一設(shè)置參數(shù)，這不僅消耗了大量的時(shí)間和計(jì)算資源，還要求操作者具備深厚的材料科學(xué)和有限元分析知識(shí)。此外，材料屬性的多次設(shè)定也容易引入人為誤差，尤其是在處理復(fù)雜幾何形狀和多材料組合件時(shí)，確保每個(gè)區(qū)域?qū)傩哉_無(wú)誤是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。其次，這種方法效果往往不盡如人意。一方面，鉚接加工對(duì)材料的影響是十分復(fù)雜的，加工后存留殘余應(yīng)力、殘余應(yīng)變等，導(dǎo)致宏觀性能預(yù)測(cè)的偏差；另一方面，目前汽車行業(yè)對(duì)于鉚接仿真中使用方法都是對(duì)原材料的本構(gòu)和斷裂簡(jiǎn)單縮放，無(wú)法達(dá)到要求的仿真精度。

4、因此，在追求高保真度的同時(shí)，如何平衡建模的復(fù)雜度與結(jié)果的可靠性成為了該領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。在實(shí)際操作層面，它仍面臨著建模復(fù)雜、效率低下以及準(zhǔn)確度受限等挑戰(zhàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的在于，為了克服現(xiàn)有的技術(shù)缺陷，提供了一種基于等效實(shí)體單元的鉚接失效仿真方法及裝置，能夠極為準(zhǔn)確模擬出鉚接試樣變形和失效行為，解決了現(xiàn)有技術(shù)建模復(fù)雜，仿真結(jié)果精度低的問(wèn)題，并且該方案可適用于點(diǎn)焊等其他相似連接方式。

2、本申請(qǐng)目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

3、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N基于等效實(shí)體單元的鉚接失效仿真方法，所述方法包括：

4、獲取母材試驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于母材試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立材料本構(gòu)和斷裂模型；

5、設(shè)計(jì)連接件的實(shí)驗(yàn)矩陣并獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，基于實(shí)驗(yàn)矩陣、材料本構(gòu)和斷裂模型建立連接件仿真模型，對(duì)接頭位置進(jìn)行顯微硬度測(cè)試得到硬度變化區(qū)域；

6、根據(jù)硬度變化區(qū)域確定屈服強(qiáng)度的過(guò)渡區(qū)域，并建立過(guò)渡區(qū)域硬度和屈服強(qiáng)度映射關(guān)系，分析過(guò)渡區(qū)域和母材屈服強(qiáng)度關(guān)系，得到本構(gòu)過(guò)渡調(diào)整因子曲線；

7、在過(guò)渡區(qū)域內(nèi)對(duì)本構(gòu)過(guò)渡調(diào)整因子曲線進(jìn)行優(yōu)化迭代得到優(yōu)化后的本構(gòu)過(guò)渡調(diào)整因子曲線，將優(yōu)化后的本構(gòu)過(guò)渡調(diào)整因子曲線和斷裂過(guò)渡調(diào)整因子曲線輸入至軟件ls-dyna的關(guān)鍵字define_haz_properties，得到材料力學(xué)性能測(cè)試的仿真曲線。

8、在一種可能的實(shí)施方式中，所述母材試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括密度、彈性模量、屈服強(qiáng)度、應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

9、在一種可能的實(shí)施方式中，在define_haz_properties關(guān)鍵字中添加斷裂過(guò)渡調(diào)整因子曲線。

10、在一種可能的實(shí)施方式中，材料力學(xué)性能測(cè)試包括拉剪試樣和十字拉拔試樣。

11、第二方面，本申請(qǐng)還提出了一種基于等效實(shí)體單元的鉚接失效仿真裝置，所述裝置包括：

12、獲取模塊，用于獲取母材試驗(yàn)數(shù)據(jù)，基于母材試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立材料本構(gòu)和斷裂模型；

13、構(gòu)建模塊，設(shè)計(jì)連接件的實(shí)驗(yàn)矩陣并獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，基于實(shí)驗(yàn)矩陣、材料本構(gòu)和斷裂模型建立連接件仿真模型，對(duì)接頭位置進(jìn)行顯微硬度測(cè)試得到硬度變化區(qū)域；

14、第一曲線生成模塊，用于根據(jù)硬度變化區(qū)域確定屈服強(qiáng)度的過(guò)渡區(qū)域，換算過(guò)渡區(qū)域中硬度與屈服強(qiáng)度關(guān)系，得到本構(gòu)過(guò)渡調(diào)整因子曲線；

15、第二曲線生成模塊，用于在過(guò)渡區(qū)域內(nèi)對(duì)本構(gòu)過(guò)渡調(diào)整因子曲線進(jìn)行優(yōu)化迭代得到優(yōu)化后的本構(gòu)過(guò)渡調(diào)整因子曲線，將優(yōu)化后的本構(gòu)過(guò)渡調(diào)整因子曲線和斷裂過(guò)渡調(diào)整因子曲線輸入至軟件ls-dyna的關(guān)鍵字define_haz_properties，得到材料力學(xué)性能測(cè)試的仿真曲線。

16、在一種可能的實(shí)施方式中，所述母材試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括密度、彈性模量、屈服強(qiáng)度、應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

17、在一種可能的實(shí)施方式中，在define_haz_properties關(guān)鍵字中添加斷裂過(guò)渡調(diào)整因子曲線。

18、在一種可能的實(shí)施方式中，材料力學(xué)性能測(cè)試包括拉剪試樣和十字拉拔試樣。

19、第三方面，本申請(qǐng)還提出了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序由所述處理器加載并執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)如第一方面任一項(xiàng)所述的鉚接失效仿真方法。

20、第四方面，本申請(qǐng)還提出了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序由處理器加載并執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)如第一方面任一項(xiàng)所述的鉚接失效仿真方法。

21、上述本申請(qǐng)主方案及其各進(jìn)一步選擇方案可以自由組合以形成多個(gè)方案，均為本申請(qǐng)可采用并要求保護(hù)的方案。本領(lǐng)域技術(shù)人員在了解本申請(qǐng)方案后根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)和公知常識(shí)可明了有多種組合，均為本申請(qǐng)所要保護(hù)的技術(shù)方案，在此不做窮舉。

22、本申請(qǐng)公開(kāi)了一種基于等效實(shí)體單元的鉚接失效仿真方法及裝置，獲取母材試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立材料本構(gòu)和斷裂模型，設(shè)計(jì)連接件的實(shí)驗(yàn)矩陣并獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，基于實(shí)驗(yàn)矩陣、材料本構(gòu)和斷裂模型建立連接件仿真模型。對(duì)接頭位置進(jìn)行顯微硬度測(cè)試得到硬度變化區(qū)域，根據(jù)硬度變化區(qū)域確定屈服強(qiáng)度的過(guò)渡區(qū)域，并建立過(guò)渡區(qū)域硬度和屈服強(qiáng)度映射關(guān)系，分析過(guò)渡區(qū)域和母材屈服強(qiáng)度關(guān)系，得到本構(gòu)過(guò)渡調(diào)整因子曲線，最后在過(guò)渡區(qū)域內(nèi)對(duì)本構(gòu)過(guò)渡調(diào)整因子曲線進(jìn)行優(yōu)化迭代得到優(yōu)化后的本構(gòu)過(guò)渡調(diào)整因子曲線，并和斷裂過(guò)渡調(diào)整因子曲線一起輸入至軟件ls-dyna的關(guān)鍵字define_haz_properties得到材料力學(xué)性能測(cè)試的仿真曲線。能夠極為準(zhǔn)確的模擬出鉚接試樣變形和失效行為，解決了現(xiàn)有技術(shù)建模復(fù)雜，仿真結(jié)果精度低的問(wèn)題，可適用于點(diǎn)焊等其他相似連接方式。

技術(shù)特征：

1.一種基于等效實(shí)體單元的鉚接失效仿真方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如權(quán)利要求1所述的鉚接失效仿真方法，其特征在于，所述母材試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括密度、彈性模量、屈服強(qiáng)度、應(yīng)力-應(yīng)變曲線。

3.如權(quán)利要求1所述的鉚接失效仿真方法，其特征在于，在define_haz_properties關(guān)鍵字中添加斷裂過(guò)渡調(diào)整因子曲線。

4.如權(quán)利要求1所述的鉚接失效仿真方法，其特征在于，材料力學(xué)性能測(cè)試包括拉剪試樣和十字拉拔試樣。

5.一種基于等效實(shí)體單元的鉚接失效仿真裝置，其特征在于，所述裝置包括：

6.如權(quán)利要求5所述的鉚接失效仿真裝置，其特征在于，所述母材試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括密度、彈性模量、屈服強(qiáng)度、塑性曲線以及臨界斷裂曲線。

7.如權(quán)利要求5所述的鉚接失效仿真裝置，其特征在于，在define_haz_properties關(guān)鍵字中添加斷裂過(guò)渡調(diào)整因子曲線。

8.如權(quán)利要求5所述的鉚接失效仿真裝置，其特征在于，材料力學(xué)性能測(cè)試包括拉剪試樣和十字拉拔試樣。

9.一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)設(shè)備包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序由所述處理器加載并執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的鉚接失效仿真方法。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，所述存儲(chǔ)介質(zhì)中存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序由處理器加載并執(zhí)行以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的鉚接失效仿真方法。

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)公開(kāi)了一種基于等效實(shí)體單元的鉚接失效仿真方法及裝置。獲取母材試驗(yàn)數(shù)據(jù)，建立材料本構(gòu)和斷裂模型，設(shè)計(jì)連接件的實(shí)驗(yàn)矩陣并獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，基于實(shí)驗(yàn)矩陣、材料本構(gòu)和斷裂模型建立連接件仿真模型，對(duì)接頭位置進(jìn)行顯微硬度測(cè)試得到硬度變化區(qū)域，確定屈服強(qiáng)度的過(guò)渡區(qū)域，建立過(guò)渡區(qū)域硬度和屈服強(qiáng)度映射關(guān)系，分析過(guò)渡區(qū)域和母材屈服強(qiáng)度關(guān)系，得到本構(gòu)過(guò)渡調(diào)整因子曲線，在過(guò)渡區(qū)域內(nèi)對(duì)本構(gòu)過(guò)渡調(diào)整因子曲線進(jìn)行優(yōu)化迭代，并和斷裂過(guò)渡調(diào)整因子曲線一起輸入至軟件LS?DYNA的關(guān)鍵字DEFINE_HAZ_PROPERTIES，得到材料力學(xué)性能測(cè)試的仿真曲線，對(duì)比仿真結(jié)果和實(shí)驗(yàn)，斷裂精度較高，得到連接區(qū)域的材料失效卡片，準(zhǔn)確模擬出鉚接試樣變形和失效行為。

技術(shù)研發(fā)人員：趙巖,張嘉志,姜子涵,范吉富,王騰騰,孫岱,高峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/23