FEA Development of Spot Weld Modeling with Fracture Forming Limit Diagram (FFLD) Failure Criteria and Its Application to Vehicle Body Structure

Hwawon Lee; Parvath Police; Lisa Koch; Rajmouli Komarivelli; Brice Willis

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FEA Development of Spot Weld Modeling with Fracture Forming Limit Diagram (FFLD) Failure Criteria and Its Application to Vehicle Body Structure

机译：基于断裂成形极限图（FFLD）破坏准则的点焊建模的有限元分析开发及其在车身结构中的应用

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Spot weld separation in vehicle development stage is one of the critical phenomena in structural analyses regarding quasi-static test condition, like roof strength or seat/belt pull. It directly reduces structural performance by losing connected load path and occasionally introduces tearing on surrounding sheet metals. Traditionally many efforts have been attempted to capture parent metal ductile fracture, but not applied to spot weld separations in automotive FEA simulations. [1,2,3] This paper introduces how to develop FFLD failure criteria from a series of parametric study on ultra high strength sheet steel and deals with failure criteria around spot weld and parent metal. Once the fracture strains for sheet steels are determined, those developed values were applied to traditional spot weld coupon FEA simulations and tests. Full vehicle level roof strength FEA simulations on a typical automotive body structure were performed and verified to the physical tests. Developed FFLD curves have been used for both spot weld and parent metal and good correlations have been achieved. Various mesh patterns and sizes around spot welds have been investigated. Finally, an optimized weld pattern and mesh size have been suggested for quasi static load cases and successfully applied to vehicle body structures.

机译：车辆开发阶段的点焊分离是有关准静态测试条件（例如车顶强度或座椅/皮带拉动）的结构分析中的关键现象之一。它会丢失连接的载荷路径，从而直接降低结构性能，并偶尔会在周围的钣金上造成撕裂。传统上，已经进行了许多努力来捕获母材金属韧性断裂，但并未应用于汽车FEA模拟中的点焊分离。 [1,2,3]本文介绍了如何通过对超高强度钢板的一系列参数研究来制定FFLD失效准则，并探讨了围绕点焊和母材的失效准则。一旦确定了钢板的断裂应变，就将这些发展的值应用于传统的点焊试样FEA模拟和测试。在典型的汽车车身结构上进行了整车水平的车顶强度有限元分析，并进行了物理测试。已开发的FFLD曲线已用于点焊和母材，并且已实现良好的相关性。已经研究了点焊周围的各种网格图案和尺寸。最后，针对准静态载荷情况，提出了优化的焊接模式和网格尺寸，并成功应用于车身结构。

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来源
《SAE International Journal of Passenger Cars - Mechanical Systems》 |2015年第1期|共6页
作者
Hwawon Lee; Parvath Police; Lisa Koch; Rajmouli Komarivelli; Brice Willis;
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原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类汽车工程;
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