Continuum modeling of automotive spot welds

این مثال طیف وسیعی از مکانیسم‌های شکست را که معمولاً در جوش‌های نقطه‌ای مشاهده می‌شوند، مدل‌سازی می‌کند. این آزمایش‌های مجازی با داده‌های به‌دست‌آمده از آزمایشگاه (با حسن نیت از BMW ) مقایسه می‌شوند.

ویژگی‌های زیر در Abaqus نشان داده شده است:

استفاده از المان‌های پیوسته سه‌بعدی و مدل‌های پیچیده مواد (رفتار الاستیک-پلاستیک و رفتار ساختاری آسیب) برای بازتولید منحنی‌های بار-جابجایی مشاهده‌شده تجربی (با تشکر از BMW ) از نمونه‌های جوش نقطه‌ای آزمایش‌شده؛ و

نشان دادن اینکه چگونه آزمایش‌های مجازی امکان تولید داده‌های بار-جابجایی اجزای سازه‌ای را از داده‌های هندسی و مصالح موجود فراهم می‌کنند. منحنی‌های بار-جابجایی را می‌توان متعاقباً در کالیبراسیون رفتار اتصال‌دهنده (که در این بخش مورد بحث قرار نمی‌گیرد) برای استفاده کارآمد در مدل‌های در مقیاس بزرگ، مانند تحلیل‌های کامل خودرو، استفاده کرد.

از آنجایی که داده‌های مربوط به مواد بسیار اختصاصی هستند، فایل‌های ورودی ارائه شده در زیر حاوی داده‌های ساختگی مربوط به مواد هستند. داده‌های مواد مورد استفاده در فایل‌های ورودی از داده‌های واقعی مواد با اعمال تعدادی تبدیل که روند شکل کلی منحنی‌ها را بدون آشکار کردن رفتار دقیق مواد حفظ می‌کنند، به دست آمده‌اند. علاوه بر این، سختی دستگاه آزمایش مورد اشاره در این بخش ساختگی است. با این حال، نتایج منتشر شده در این مثال از داده‌های واقعی برای مقایسه با آزمایش‌های فیزیکی استفاده می‌کنند. به همین دلایل، هنگام اجرای فایل‌های ورودی مرتبط، منحنی‌های نیرو-انحراف یا پیکربندی‌های تغییر شکل یافته منتشر شده در این بخش را به دست نخواهید آورد.

در این صفحه بحث می‌شود:

توضیحات برنامه
رویکردهای مدل‌سازی و تکنیک‌های شبیه‌سازی در آباکوس
بحث نتایج و مقایسه موارد
فایل‌های ورودی
منابع
ارقام

توضیحات برنامه
استفاده از جوش‌های نقطه‌ای برای اتصال ورق‌های فلزی، یک روش بسیار رایج در صنعت خودرو است. تعداد این اتصالات در یک وسیله نقلیه معمولی در حدود چند هزار است. استفاده از المان‌های رابط Abaqus برای مدل‌سازی جوش‌های نقطه‌ای در تحلیل‌های کل وسیله نقلیه، منجر به مدل‌های المان محدود کارآمدی می‌شود که قادر به ثبت پاسخ ساختاری این ویژگی‌های محلی با تلاش محاسباتی بهینه هستند. با این حال، منحنی‌های بار-جابجایی مورد نیاز برای مدل‌سازی جوش‌های نقطه‌ای ممکن است به راحتی در دسترس نباشند. علاوه بر این، تعداد آزمایش‌های تجربی مورد نیاز برای کالیبراسیون مناسب یک مجموعه کامل از جفت‌های جوش نقطه‌ای در یک وسیله نقلیه می‌تواند بازدارنده باشد، زیرا پاسخ مکانیکی این مکانیسم‌های محلی به داده‌های هندسی، مانند ضخامت صفحات فلزی و شعاع جوش نقطه‌ای، و خواص مواد صفحات جوش داده شده بستگی دارد. آزمایش مجازی می‌تواند پارامترهای مدل‌سازی لازم را در زمانی که داده‌های تجربی در دسترس نیستند، تولید کند.

فایل‌های ورودی

مورد ۱الف: آزمون کشش، مش درشت


spotweld_pu_cm.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (ماده پایه).

spotweld_pu_cm_1p2.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (سطح تسلیم جوش نقطه‌ای با ضریب ۱.۲ مقیاس‌بندی شده است).

spotweld_pu_cm_1p4.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (سطح تسلیم جوش نقطه‌ای با ضریب ۱.۴ مقیاس‌بندی شده است).

مورد ۱ب: آزمون کشش، مش ریز


spotweld_pu_fm.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (ماده پایه).

spotweld_pu_fm_1p2.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (سطح تسلیم جوش نقطه‌ای با ضریب ۱.۲ مقیاس‌بندی شده است).

spotweld_pu_fm_1p4.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (سطح تسلیم جوش نقطه‌ای با ضریب ۱.۴ مقیاس‌بندی شده است).

مورد 2a: آزمایش برش، مش درشت


spotweld_sh_cm.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (ماده پایه).

spotweld_sh_cm_1p2.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (سطح تسلیم جوش نقطه‌ای با ضریب ۱.۲ مقیاس‌بندی شده است).

spotweld_sh_cm_1p4.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (سطح تسلیم جوش نقطه‌ای با ضریب ۱.۴ مقیاس‌بندی شده است).

مورد ۲ب: آزمایش برش، مش ریز


spotweld_sh_fm.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (ماده پایه).

spotweld_sh_fm_1p2.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (سطح تسلیم جوش نقطه‌ای با ضریب ۱.۲ مقیاس‌بندی شده است).

spotweld_sh_fm_1p4.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (سطح تسلیم جوش نقطه‌ای با ضریب ۱.۴ مقیاس‌بندی شده است).

مورد ۳a: آزمایش لایه برداری، مش درشت


spotweld_pe_cm.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (ماده پایه).

spotweld_pe_cm_1p2.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (سطح تسلیم جوش نقطه‌ای با ضریب ۱.۲ مقیاس‌بندی شده است).

spotweld_pe_cm_1p4.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (سطح تسلیم جوش نقطه‌ای با ضریب ۱.۴ مقیاس‌بندی شده است).

مورد ۳ب: آزمایش لایه برداری، توری ریز


spotweld_pe_fm.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (ماده پایه).

spotweld_pe_fm_1p2.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (سطح تسلیم جوش نقطه‌ای با ضریب ۱.۲ مقیاس‌بندی شده است).

spotweld_pe_fm_1p4.inp
فایل ورودی برای ایجاد و تحلیل مدل (سطح تسلیم جوش نقطه‌ای با ضریب ۱.۴ مقیاس‌بندی شده است).

فایل‌های کمکی


spotweld_material.inp
فایل ورودی حاوی داده‌های مدل مصالح.

spotweld_cm_part.inp
فایل ورودی حاوی داده‌های قطعه برای مورد ۱a و مورد ۲a.

spotweld_cm_assembl.inp
فایل ورودی حاوی داده‌های مونتاژ برای مورد ۱a و مورد ۲a.

spotweld_fm_part.inp
فایل ورودی حاوی داده‌های قطعه برای مورد ۱ب و مورد ۲ب.

spotweld_fm_assembl.inp
فایل ورودی حاوی داده‌های مونتاژ برای مورد ۱ب و مورد ۲ب.

spotweld_pe_cm_part.inp

Display body analysis of a pick-up truck model

این مثال، استفاده از قابلیت نمایش بدنه در نرم‌افزار آباکوس را برای شبیه‌سازی کارآمد دینامیک خودرو در یک مدل دقیق وانت که از روی یک دست‌انداز متقارن جاده عبور می‌کند، نشان می‌دهد.

در این صفحه بحث می‌شود:

هندسه و مصالح
مدل‌ها
نتایج و بحث
فایل‌های ورودی
منابع
ارقام

هندسه مدل وانت در بخش «Inertia relief in a pickup truck» شرح داده شده است . این مدل به صورت مجموعه‌ای از چندین قطعه سازماندهی شده است که بیست و دو قطعه از آنها به بدنه‌های نمایشی تبدیل شده‌اند. بدنه‌های نمایشی با استفاده از رابط‌ها به هم متصل شده‌اند. چندین قطعه که ممکن است به صورت غیرخطی تغییر شکل دهند (مثلاً فنرهای تخت برای سیستم تعلیق عقب و میله تثبیت‌کننده در جلو) با استفاده از المان‌های تیر مدل‌سازی می‌شوند. جرم، مرکز جرم و اینرسی چرخشی برای هر قطعه با اجرای یک تحلیل بررسی داده روی مدل‌های جداگانه که هر کدام شامل یک قطعه هستند، محاسبه می‌شوند. سپس یک جرم و یک المان اینرسی چرخشی در نقطه مرجع بدنه نمایشی ایجاد می‌شوند. نقطه مرجع هر بدنه نمایشی با استفاده از عناصر رابط به نقاط اتصال آن متصل می‌شود. یک مدل تایر ساده شده CALSPAN برای مدل‌سازی نیروهای شعاعی در تایرها از طریق زیرروال کاربر UEL استفاده می‌شود . وسیله نقلیه به صورت استاتیک توسط گرانش بارگذاری می‌شود، در یک گام پویا در یک جاده صاف شتاب می‌گیرد و از روی دست‌اندازها عبور می‌کند. سپس نتایج با تحلیل‌های مربوطه با زیرسازه‌ها مانند « تحلیل زیرسازه مدل یک وانت» مقایسه می‌شوند .

فایل‌های ورودی


tr_entire_truck_in_phase_db.inp
نمایش مدل کامل بدنهٔ کامیون هنگام عبور از دست‌اندازهای هم‌فاز.

tr_parameters_db.inp
شامل تعاریف پارامترهای مدل.

tr_materials_db.inp
شامل کلیهٔ تعاریف خواص مواد.

tr_initial_stress_db.inp
تعریف تنش اولیه برای فنرهای تخت.

tr_lock_doors_and_hood_db.inp
تعریف حرکت رابط برای قفل نگه‌داشتن درها و کاپوت.

exa_tr_radial_uel_db.f
زیرروال کاربر

UEL

برای مدل‌سازی تایر.

Substructure analysis of a pick-up truck model

این مثال، استفاده از قابلیت زیرسازی در نرم‌افزار آباکوس را برای شبیه‌سازی کارآمد دینامیک خودرو در یک مدل دقیق وانت که از روی دست‌اندازهای جاده عبور می‌کند، نشان می‌دهد.

در این صفحه بحث می‌شود:

هندسه و مصالح
مدل‌ها
نتایج و بحث
فایل‌های ورودی
منابع
ارقام

هندسه مدل وانت که در بخش « رهایی اینرسی در یک وانت» توضیح داده شده است ، در این مثال استفاده شده است. این مدل به صورت مجموعه‌ای از قطعات مجزا که به هم متصل شده‌اند، سازماندهی شده است. سپس بیست زیرسازه ایجاد می‌شود، یکی برای هر قطعه‌ای که ممکن است حرکات بزرگی را متحمل شود اما فرض تغییر شکل الاستیک با کرنش کوچک برای آن منطقی است (به عنوان مثال، شاسی). چندین قطعه که ممکن است به صورت غیرخطی تغییر شکل دهند (به عنوان مثال، فنرهای تخت برای سیستم تعلیق عقب یا میله تثبیت‌کننده در جلو) با استفاده از گزینه‌های مدل‌سازی غیرخطی عمومی معمول مدل‌سازی می‌شوند. نقاط اتصال برای هر قطعه با استفاده از یک قید کوپلینگ ایجاد می‌شوند. سپس قطعات با استفاده از عناصر اتصال مناسب به یکدیگر متصل می‌شوند. یک مدل تایر ساده‌شده CALSPAN ( UEL ) برای مدل‌سازی نیروهای شعاعی در تایرها استفاده می‌شود. وسیله نقلیه به صورت استاتیک توسط گرانش بارگذاری می‌شود، در یک گام دینامیکی در یک جاده صاف شتاب می‌گیرد و از روی دست‌اندازها عبور می‌کند. بدون بازیابی تنش در زیرسازه‌ها، تحلیل زیرسازه حدود ۱۲۰ برابر سریع‌تر از تحلیل معادل بدون زیرسازه انجام می‌شود.

فایل‌های ورودی


tr_entire_truck_in_phase.inp
تحلیل کلی زیرسازهٔ کامیون هنگام عبور از دست‌اندازهای هم‌فاز.

tr_entire_truck_anti_phase.inp
تحلیل کلی زیرسازهٔ کامیون هنگام عبور از دست‌اندازهای ناهم‌فاز.

tr_road_antiphase.inp
تعریف پروفیل جاده برای حالت آنتی‌فاز.

tr_road_inphase.inp
تعریف پروفیل جاده برای حالت هم‌فاز.

tr_all_nodes.inp
همهٔ تعاریف گره‌ها.

زیرروال کاربر


exa_tr_radial_uel.f
زیرروال کاربر

UEL

برای تعریف مدل تایر.

تعاریف عناصر


tr_rear_susp_leaf_springs.inp
سیستم تعلیق فنر تخت عقب.

tr_stabilizer_elts.inp
میلهٔ تثبیت‌کنندهٔ جلو.

تعاریف کانکتورها


tr_conn_aarms_left.inp
اتصال بازوهای A-شکل (سمت چپ).

tr_conn_aarms_right.inp
اتصال بازوهای A-شکل (سمت راست).

Inertia relief in a pick-up truck

این مثال نحوه انجام آزادسازی اینرسی در تحلیل استاتیکی در نرم‌افزار Abaqus/Standard را نشان می‌دهد . این مثال شامل متوقف کردن یک وانت با سرعت اولیه ۵۰ کیلومتر بر ساعت (۱۳.۸۹ متر بر ثانیه) با اعمال بارهای ترمز است. در اینجا از آزادسازی اینرسی برای تأمین نیروهای اینرسی در تحلیل استاتیکی استفاده می‌شود که در مقابل بارهای ترمز مشخص شده در مدل قرار می‌گیرند. این راه‌حل، کاهش سرعت جسم صلب و تنش‌های استاتیکی در وانت را ارائه می‌دهد. برای مقایسه، یک تحلیل دینامیکی با همان سرعت اولیه و بارهای ترمزی انجام می‌شود.

در این صفحه بحث می‌شود:

شرح مسئله و تعریف مدل
بارگیری
نتایج و بحث
فایل‌های ورودی
جداول
ارقام

فایل‌های ورودی


irltr_brake_irl.inp
تحلیل تعادل استاتیکی برای بار ثقلی و تنش‌های اولیه و سپس آزادسازی اینرسی با اعمال بارهای ترمزی.

irltr_brake_dyn.inp
تحلیل تعادل استاتیکی برای بار ثقلی و تنش‌های اولیه، سپس شتاب‌گیری دینامیکی تا سرعت یکنواخت و کاهش سرعت با بارهای ترمزی.