汽车结构关键焊缝识别方法、系统、装置及汽车生产工艺制造方法及图纸

本发明专利技术属于汽车制造技术领域，提出了汽车结构关键焊缝识别方法、系统、装置及汽车生产工艺，包括一种汽车结构关键焊缝识别方法，其中步骤一：建立汽车结构件的有限元模型，并建立所述汽车结构件间的焊缝连接模型，步骤二：建立设计变量并与焊缝的厚度关联，并建立设计响应并与焊缝的结构性能指标关联，并进行设计变量和设计响应的灵敏度分析，得到每条焊缝的灵敏度，步骤三：对焊缝灵敏度进行排序并选出关键焊缝，通过上述技术方案，解决了现有技术中在汽车生产过程中对全部焊缝进行管控排查整改耗费大量人力物力的技术问题。

Recognition method, system, device and automobile production process for key structure of automobile structure

The invention belongs to the field of automobile manufacturing technology, and puts forward the identification method, system, device and automobile production process of key welding seam of automobile structure, including a method for identifying key welding seam of automobile structure. The first step is to establish the finite element model of automobile structural parts and the welding seam connection model between the automobile structural parts. Step 2: Establish design variables and correlate them with weld thickness, establish design responses and correlate them with weld structural performance indicators, and analyze the sensitivity of design variables and design responses to get the sensitivity of each weld. Step 3: sort the weld sensitivity and select the key welds through the above-mentioned technology. The scheme solves the technical problem of consuming a great deal of manpower and material resources in the prior art that all the welds are controlled, checked and rectified in the automobile production process.

【技术实现步骤摘要】
汽车结构关键焊缝识别方法、系统、装置及汽车生产工艺
本专利技术属于汽车制造
，涉及汽车结构关键焊缝识别方法、系统、装置及汽车生产工艺。
技术介绍
焊缝连接是汽车结构件常见的连接方式之一。焊缝的质量对于汽车零部件的结构性能有重要影响。汽车零部件制造过程中，普遍存在焊缝质量未达设计状态的现象，从而导致零部件的刚度、模态和强度等指标明显低于设计指标。对汽车结构件的全部焊缝进行详细管控、排查和整改，能够保证焊缝质量，但这种做法需要耗费大量的人力和时间，无法在实际制造过程中实施。所以需要开发一种有效的手段，在设计阶段即确定出关键焊缝，然后在汽车制造过程中对关键焊缝进行重点管控。
技术实现思路
本专利技术提出汽车结构关键焊缝识别方法、系统、装置及汽车生产工艺，解决了上述技术问题。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种汽车结构关键焊缝识别方法，步骤一：建立汽车结构件的有限元模型，并建立所述汽车结构件间的焊缝连接模型，步骤二：建立设计变量并与焊缝的厚度关联，并建立设计响应并与焊缝的结构性能指标关联，并进行设计变量和设计响应的灵敏度分析，得到每条焊缝的灵敏度，步骤三：对焊缝灵敏度进行排序并选出关键焊缝。作为进一步的技术方案，在建立所述汽车结构件间的焊缝连接模型时，对焊缝采用壳单元模拟。作为进一步的技术方案，在步骤二中，建立设计变量初始值设置为焊缝单元的初始厚度，焊缝的结构性能指标包括结构变形量、最高应力、刚度、模态频率。作为进一步的技术方案，进行灵敏度分析时，需建立指定优化目标函数并确定最优化目标灵敏度，灵敏度为每条焊缝厚度分别增加单位值，所引起的设计响应改变量，作为进一步的技术方案，最优化目标灵敏度为结构性能指标-质量比灵敏度，优化目标函数为：最优化目标灵敏度＝结构性能指标灵敏度/质量灵敏度。作为进一步的技术方案，在建立汽车结构件的有限元模型中，需建立有限元网格，并对有限元网格精细化处理，为有限元模型中的汽车结构件各部件赋正确的材料参数和厚度。作为进一步的技术方案，对焊缝采用壳单元模拟，将每条焊缝作为独立组件，并为每条焊缝赋材料和厚度，材料为焊缝所连接的汽车零部件中屈服强度低的材料，厚度为焊缝所连接的汽车零部件中薄的材料。作为进一步的技术方案，在步骤三中，选出焊缝灵敏度排列中前1/5-1/3的焊缝作为关键焊缝。一种汽车结构关键焊缝识别系统，用于实施所述汽车结构关键焊缝识别方法，其特征在于，所述汽车结构关键焊缝识别系统包括：模型设计模块，模型数据模块，运算模块，排列模块，模型设计模块，用于建立汽车结构件的有限元模型和焊缝连接模型，模型数据模块，用于记录汽车结构件和焊缝的材料和厚度，并记录设计变量和设计响应，运算模块，用于计算每个设计响应的灵敏度，并计算焊缝的灵敏度，排列模块，用于对设计响应和\或最优化目标的灵敏度进行排列。一种汽车结构关键焊缝识别装置，其特征在于，包括：输入装置：用于输入信息建立汽车结构件的有限元模型和焊缝连接模型并赋值，储存器：用于储存程序，处理器：用于通过执行所述储存器储存的程序以实现所述汽车结构关键焊缝识别方法。一种汽车生产工艺，其特征在于，应用所述汽车结构关键焊缝识别方法后，选出关键焊缝，并使用焊缝检测装置对若干关键焊缝进行检测，并管控关键焊缝的焊接质量。本专利技术的有益效果为：本专利技术旨在提供一种基于有限元和灵敏度分析的方法，在汽车设计阶段，即可利用数值仿真手段识别最影响结构性能的关键焊缝。在后续的生产中可重点对关键焊缝进行重点管控，从而保证零部件结构性能的一致性，进而大大降低了人工成本，同时由于关键焊缝被重点管控，提高了汽车零部件的可靠性。本专利技术通过改变焊缝厚度的变化，所引起的焊缝结构性能指标变化，并对结构性能指标变化量进行排序最终得出汽车零部件的关键焊缝，其中将焊缝多个性能指标变化进行对比，提高了寻找关键焊缝的准确性，提高了本专利技术的可靠性。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术实施例1中方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例1中在hypermesh对汽车零部件进行有限元模拟示意图；图3为本专利技术实施例3中识别系统的一个具体事例的示意图；图4为本专利技术实施例4中识别装置的一个具体事例的示意图；图5为本专利技术实施例5中导管的结构示意图具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1～图2所示，实施例1：一种汽车结构件关键焊缝识别方法，包括的步骤有：S1：建立汽车结构件的有限元模型。S2：采用壳单元模拟焊缝连接。S3：建立设计变量并与焊缝的厚度关联。S4：建立设计响应并与焊缝的结构性能指标关联。S5：进行灵敏度分析。S6：得到各条焊缝的厚度灵敏度。S7：对焊缝厚度灵敏度数值进行排序，选出关键焊缝。在S1中，建立汽车结构件的有限元模型。要求不仅要建立有限元网格，还要根据设计状态为有限元模型中各部件赋正确的材料参数和厚度；为保证仿真精度，焊缝连接部位要进行网格细化处理。在S2中，采用壳单元模拟焊缝连接。需将每条焊缝作为一个独立组件，为每条焊缝组件建立并赋以一独立的特性。特性中包括焊缝单元的材料和厚度，其中材料设置为所连接的两个钣金件中屈服极限较低的材料，厚度设置为所连接的两个钣金件中较薄的料厚。由于本专利技术仅对每条焊缝进行灵敏度分析并进行横向对比，仅需采用较为简单的壳单元模拟就能满足本专利技术中建立有限元模型的需求，减轻了人员的工作量。在S3中，建立设计变量并与焊缝的厚度关联。要求为每条焊缝分别建立一设计变量，该设计变量与焊缝的厚度属性相关联。设计变量的初始值设置为焊缝单元当前厚度。在S4中，建立设计响应并与量化的结构性能指标关联。首先建立设计响应，然后将设计响应与焊缝的结构性能指标关联，可选择结构的总质量、结构变形量、最高应力、模态等。可设置多个设计响应。在S5中，进行灵敏度分析。要求完成载荷、约束等工况设置；并建立一个最优化目标灵敏度，并指定优化目标函数和优化约束等；然后利用灵敏度分析软件进行分析。在S6中，得到各条焊缝的厚度灵敏度。焊缝的厚度灵敏度指的是每条焊缝厚度分别增加单位值，所引起的设计响应改变量。在S7中，对焊缝厚度灵敏度数值进行排序，选出关键焊缝。从分析结果中提取出各条焊缝的灵敏度数值后，排序选出灵敏度靠前的焊缝作为关键焊缝，在后续实际制造过程中，将对这些关键焊缝进行重点管控。通常可选出全部焊缝的1/5-1/3作为关键焊缝。下面简要介绍本专利技术实施例提供的监控系统的一个典型应用场景：在接下来的实例性描述中，本专利技术的实施例将用才用有限元前处理软件hypermesh和灵敏度分析软件optistruct，对一汽车转向管柱系统进行关键焊缝识别，但本专利技术所提供的汽车结构件关键焊缝识别方法同样适用于其它软件和其它汽车零部件。首先，在hypermesh中建立汽车转向管柱有限元模型。转向管柱主要用四边形壳单元模拟，焊缝连接部位应进行网格细化处理。根据设计状态，为转向管柱各部件赋材料参数和厚度。在hypermesh中，用壳单元模拟焊缝，连接对应的钣金件。需为每条焊缝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车结构关键焊缝识别方法，其特征在于，步骤一：建立汽车结构件的有限元模型，并建立所述汽车结构件间的焊缝连接模型，步骤二：建立设计变量并与焊缝的厚度关联，并建立设计响应并与焊缝的结构性能指标关联，并进行设计变量和设计响应的灵敏度分析，得到每条焊缝的灵敏度，步骤三：对焊缝灵敏度进行排序。

【技术特征摘要】
1.一种汽车结构关键焊缝识别方法，其特征在于，步骤一：建立汽车结构件的有限元模型，并建立所述汽车结构件间的焊缝连接模型，步骤二：建立设计变量并与焊缝的厚度关联，并建立设计响应并与焊缝的结构性能指标关联，并进行设计变量和设计响应的灵敏度分析，得到每条焊缝的灵敏度，步骤三：对焊缝灵敏度进行排序。2.根据权利要求1所述的一种汽车结构关键焊缝识别方法，其特征在于，在建立所述汽车结构件间的焊缝连接模型时，对焊缝采用壳单元模拟。3.根据权利要求1所述的一种汽车结构关键焊缝识别方法，其特征在于，在步骤二中，建立设计变量初始值设置为焊缝单元的初始厚度，焊缝的结构性能指标包括结构变形量、最高应力、刚度、模态频率。4.根据权利要求3所述的一种汽车结构关键焊缝识别方法，其特征在于，进行灵敏度分析时，需建立指定优化目标函数并确定最优化目标灵敏度，灵敏度为每条焊缝厚度分别增加单位值，所引起的设计响应改变量。5.根据权利要求4所述的一种汽车结构关键焊缝识别方法，其特征在于，最优化目标灵敏度为结构性能指标-质量比灵敏度，优化目标函数为：最优化目标灵敏度＝结构性能指标灵敏度/质量灵敏度。6.根据权利要求1所述的一种汽车结构关键焊缝识别方法，其特征在于，在建立汽车结构件的有限元模型中，需建立有限元网格，并对有限元网格精细化处理，为有限元模型中的汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷骁勇，王朋波，兰奇逊，
申请(专利权)人：河南城建学院，
类型：发明
国别省市：河南,41