ES2643614T3 - Dispositivo de predicción de fracturas para parte soldada por puntos, método del mismo, programa informático y soporte de registro legible por ordenador - Google Patents

Dispositivo de predicción de fracturas para parte soldada por puntos, método del mismo, programa informático y soporte de registro legible por ordenador Download PDF

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Naruhiko Nomura
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Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de prediction de fracturas para parte soldada por puntos, metodo del mismo, programa informatico y soporte de registro legible por ordenador
Campo de la Invention
La presente invention se refiere a un dispositivo de prediction de fracturas para una parte soldada por puntos, adecuado para el uso para una soldadura por puntos de una pieza estructural para un automovil, mas en concreto para predecir una fractura de la parte soldada por puntos de una pieza en el momento de una deformation por colision, a un metodo del mismo, a un programa informatico y a un soporte de registro legible por ordenador.
Antecedentes de la Invention
En los ultimos anos, desarrollar una estructura de vehlculo capaz de suprimir una lesion de un pasajero en el momento de una colision se ha convertido en un problema urgente para la industria del automovil. Puede realizarse una estructura de vehlculo excelente en cuanto a la capacidad de absorcion de energla de choque de tal manera que una energla de impacto en el momento de una colision sea absorbida por piezas estructurales que no sean una section de pasajeros y que se minimice una deformation de la section de pasajeros para, asl, asegurar un espacio de supervivencia. Concretamente es importante hacer que las piezas estructurales absorban la energla de impacto.
Una pieza estructural principal que absorbe la energla de impacto en un choque de vuelta completa o en un choque frontal con desplazamiento de un automovil es una pieza frontal lateral. En la pieza frontal lateral, la section transversal de la pieza se cierra mediante una soldadura por puntos una vez conformada la pieza por medio de una estampacion, etcetera. Por lo general, esta pieza frontal lateral se hunde para, asl, absorber la energla de impacto. Es importante estabilizar un modo de pandeo y no hacer que se doble o se fracture a medio camino, para mejorar la absorcion de la energla de impacto.
Existen problemas consistentes en que, en el momento del pandeo, se produce una fractura desde un punto soldado, causando un modo de pandeo inestable y empeorando la absorcion de la energla de impacto, si un intervalo de soldeo por puntos, un diametro de punto de soldadura y unas condiciones de soldeo no estan optimizados para estabilizar el pandeo en cuanto al soldeo por puntos de la pieza anteriormente indicado.
Documento no relacionado con patentes 1: Documento expositivo n° 9705JSAESYMPOSIUM “New Forming Technique of Vehicle Structure”
Documento no relacionado con patentes 2: JIS Z3136 Documento no relacionado con patentes 3: JIS Z3137
Documento de patente 1: Solicitud de patente japonesa abierta a la inspection publica n° Hei 6-182561 Documento de patente 2: Solicitud de patente japonesa abierta a la inspection publica n° 2002-31627
Compendio de la Invention
De manera convencional, se han investigado unas condiciones para resolver el problema, en las que, por ejemplo, una pieza se pandee de manera estable sin fracturarse en un punto de soldadura, mediante la production de piezas de manera experimental mientras se cambian de diversas formas los intervalos de soldeo por puntos y mediante la realization de un ensayo de choque como se muestra en el documento no relacionado con patentes 1. Sin embargo, en el metodo anteriormente indicado se requiere un tanteo en el que se fabrican productos experimentales para cada automovil, o para cada pieza, para llevar a cabo el ensayo y, por lo tanto, existe el problema de que los gastos de fabrication se hacen altos y se requiere mucho tiempo para el diseno.
Ademas, en el documento de patente 1 se propone una estructura de prevention de fracturas de una parte soldada de un panel de suelo en donde se aplica una carga, pero es una estructura solo para el panel de suelo. Por lo tanto, aun requerla un tanteo mediante los productos experimentales para obtener un metodo de soldeo por puntos en el que se impida una fractura en los puntos de soldadura en todas las piezas absorbedoras de impactos y en el que la energla de impacto se absorba por medio del pandeo estable.
Ademas, en el documento de patente 2 se propone una optimization del intervalo de soldeo por puntos, pero es solo un simple indicador en cuanto a la resistencia de la soldadura por puntos individual y no es una prediction precisa de la fractura tal cual. Por lo tanto, existla un problema en el que un diseno basado en una prediction de fracturas exacta para la parte soldada por puntos era imposible.
Como indicadores de la resistencia en la parte soldada por puntos son representativos un ensayo de traction y cizallamiento y un ensayo de traction en U definidos en los documentos no relacionados con patentes 2 y 3. Se ha informado de ejemplos bajo diversos modos de ensayo que suponen diversos estados de carga distintos a los anteriormente indicados, pero, en general, un valor de ensayo de traction y cizallamiento se trata como una resistencia al cizallamiento de la parte soldada, y un valor de ensayo de traction en U se trata como una resistencia a la exfoliation de la parte soldada, en dos tipos de ensayos prescritos en JIS.
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Sin embargo, la resistencia al cizallamiento y la resistencia a la exfoliacion de la soldadura por puntos obtenidas en el ensayo caen bajo una influencia estructural, tal como una anchura. Por lo tanto, el valor de ensayo no evita la necesidad de corregir y estimar el mismo desde varios puntos de vista en una pieza real. En un sistema que realiza un diseno optimo mediante una simulation de colision de un automovil en un ordenador, que esta avanzando
rapidamente en los ultimos anos, la precision de estimation del mismo es apenas adecuada y se ha empeorado la
fiabilidad del diseno optimo para una seguridad contra colisiones.
Un objetivo de la presente invention es prevenir la fractura de la parte soldada de la pieza en el momento de una deformation por choque para, asl, realizar una optimization de un modo de pandeo deformado y mejorar la energla absorbida del choque estimando una prediction de fractura para la parte soldada por puntos en el momento de la
deformacion por choque mediante un modelo de prediccion implementado en un analisis por un metodo de
elementos finitos para, mediante el analisis por un metodo de elementos finitos en el ordenador, no utilizar la fabrication experimental de la pieza ni el ensayo de colision.
El objetivo anteriormente indicado se logra con las caracterlsticas de las reivindicaciones.
Breve description de los dibujos
La Figura 1 es una vista que muestra un esbozo de un metodo para un ensayo de traction y cizallamiento; la Figura 2 es una vista que muestra un esbozo de un metodo para un ensayo de traccion en U; la Figura 3 es una vista lateral en un momento del ensayo de traccion en U; la Figura 4 es una vista que muestra un ejemplo de curvas de resistencia a la fractura;
la Figura 5 es una vista que muestra una relation entre una llnea llmite de fractura y resistencias calculadas Fn, Fs;
la Figura 6 es una vista en la que se comparan, entre un experimento y una simulacion, que es MEF, relaciones entre una carga y un desplazamiento en un momento de fractura en el ensayo de traccion y cizallamiento;
la Figura 7 es una vista en la que se comparan, entre un experimento y una simulacion, que es MEF, relaciones entre una carga y un desplazamiento en un momento de fractura en el ensayo de traccion en U; la Figura 8 es un diagrama de bloques que muestra un ejemplo de un sistema informatico capaz de configurar un dispositivo de prediccion de fracturas para una parte soldada por puntos;
la Figura 9 es una vista que muestra una curva de resistencia a la fractura de una plancha de acero real de clase 590 MPa y con un espesor de 1,8 mm;
la Figura 10 es una vista que muestra una relacion curvillnea de “ai” y “d/W” identificada mediante un experimento;
la Figura 11 es una vista en la que se comparan, entre un experimento y una simulacion (MEF), relaciones entre una carga y un desplazamiento en un momento de fractura en el ensayo de traccion y cizallamiento con un acero de alta resistencia de clase 980 MPa;
la Figura 12A es una vista que muestra la forma de una pieza del acero de alta resistencia de clase 980 MPa utilizada para un ensayo de aplastamiento axial dinamico;
la Figura 12B es una vista que muestra un resultado en el que se simula (MEF) un aspecto fracturado de la parte soldada por puntos en el momento de un ensayo de aplastamiento axial dinamico; y la Figura 12C es una fotografla que muestra el aspecto fracturado de la parte soldada por puntos en el momento del ensayo de aplastamiento axial dinamico.
Descripcion detallada de las realizaciones preferidas
A continuation se describen realizaciones preferidas de la presente invencion con referencia a los dibujos. La Figura 1 es una vista que muestra un esbozo de un metodo de un ensayo de traccion y cizallamiento. Como muestra, dos planchas de acero, que constituyen unos materiales base 2, estan parcialmente superpuestas y soldadas por puntos como puede verse en el dibujo, para formar un punto 1 de soldadura. Se lleva a cabo un ensayo de traccion para esta muestra, en las direcciones indicadas por las flechas 3, hasta que se fractura esta muestra. En este momento se miden los desplazamientos y las cargas de la muestra en las direcciones 3 de traccion. La fractura se produce en la periferia del punto 1 de soldadura y, en este momento, llega a ser una carga maxima. Este valor se establece como carga llmite de fractura “Ftss” (N). Cuando alcanza esta carga llmite “Ftss”, un esfuerzo medio “ao” (MPa) dentro del material base es “Ftss/Wt”, a partir de una anchura “W” (mm) y un espesor “t” de plancha (mm) del material base 2.
En la periferia del punto 1 de soldadura, que es un punto de iniciacion de la fractura, un factor “a” de concentration de esfuerzos en una parte terminal del punto 1 de soldadura y los materiales base 2 puede definirse, como se muestra en una formula (1), como una fraction de una resistencia “TS” a la traccion del material base y el esfuerzo medio “ao” de traccion del material base en el supuesto de que un esfuerzo maximo alcance la resistencia “TS” a la traccion (MPa).
a = TS/cto = TS-W-t/Ftss ... (1)
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Las cargas ilmite de fractura “Ftss” se miden mediante materiales con diversas resistencias “TS” a la traccion y diversas anchuras “W” de muestra, espesores “t” de plancha y diametros “d” de punto de soidadura (mm) y, de este modo, este factor “a” de concentracion de esfuerzos se caicuia a partir de la formula (1) para crear una tabia como base de datos. Con esto, la carga ilmite de fractura “Ftss” con una resistencia “TS” a la traccion, un espesor “t” de plancha, una anchura “W” y un diametro “d” de punto de soidadura arbitrarios puede predecirse con una formula (2), empieando el factor “a” de concentracion de esfuerzos de la tabia.
Ftss = TS-W-t/a ... (2)
Ademas, el factor “a” de concentracion de esfuerzos se convierte en una curva mediante una organizacion con una fraccion “d/W” del diametro “d” del punto de soidadura y la anchura “W”. Por io tanto es posibie predecir “Ftss” a partir de la formula (2) empieando “a” calculado a partir de la formula (3).
a = k / (p • d / W - q)n + r ... (3)
Aqul, “k, p, q, n y r” son parametros para iievar a cabo un ajuste de la relacion curviilnea de “a” y “d/W” con la formula (3) y es preferibie que esten dentro de ios intervaios siguientes: k = 0,001 a 100; p = 0,01 a 100; q = -10 a 10; n = 1 a 10; y r = -100 a 100. Sin embargo, la formula para reaiizar el ajuste de la curva no ha de tener necesariamente el formato de la formula (3) y puede ser la formula capaz de ajustar la relacion curviilnea. Ademas, “a” puede ieerse en el grafico de la curva directamente sin empiear la formula (3).
A continuacion, empieando un metodo de eiementos finitos en un ordenador, se modeia una pieza con una forma arbitraria soidada mediante la soidadura por puntos. Mediante el ordenador se caicuian, una despues de otra, una fuerza de cizaiiamiento “Fs” (N) en una direccion a io largo de una superficie de pieza de un eiemento que conecta piezas entre si en donde se ha modeiado la soidadura por puntos, y una fuerza vertical “Fn” (N) en una direccion que conecta piezas entre si ortogonal a la fuerza de cizaiiamiento “Fs” (N), durante una deformacion de un analisis de colision reproducido utiiizando el metodo de eiementos finitos. Esta manera de caicuiar “Fs” y “Fn” depende de un codigo de analisis general, vease por ejempio “PAM-CRASH v2002 user's manual” reaiizado por ESI Co., Ltd. Una estimacion de fractura en el ordenador se estabiece en el momento en que se cumpie una formula (4).
Fn2 + Fs2 ^ Ftss2 ... (4)
La Figura 2 es una vista que muestra un esbozo de un metodo de un ensayo de traccion en U. Como muestra, dos planchas de acero, que constituyen ios materiales base 2, estan parciaimente superpuestas y soidadas por puntos como puede verse en el dibujo, para formar el punto 1 de soidadura. Se iieva a cabo un ensayo de traccion para esta muestra, en las direcciones indicadas por las flechas 3, hasta que se fractura esta muestra. En este momento se miden ios despiazamientos y las cargas de la muestra en las direcciones 3 de traccion. La fractura se produce en la periferia del punto 1 de soidadura y, en este momento, iiega a ser la carga maxima. Este valor se estabiece como carga ilmite de fractura “Fcts” (N). Cuando aicanza esta carga ilmite “Fcts”, el esfuerzo medio “ao” (MPa) dentro de una superficie de plancha del material base es “Fcts/(2Wtsin 0)”, a partir de la anchura “W” (mm) y el espesor “t” de plancha (mm) del material base 2, empieando un angulo “0” mostrado en la Figura 3.
En la periferia del punto 1 de soidadura, que es el punto de iniciacion de la fractura, el factor “a” de concentracion de esfuerzos en la parte terminal del punto 1 de soidadura y el material base 2 puede definirse, como se muestra en una formula (5), como la fraccion de la resistencia “TS” a la traccion (MPa) del material base y el esfuerzo medio “ao” de traccion (MPa) del material base si se supone que el esfuerzo maximo aicanza la resistencia “TS” a la traccion (MPa).
a = TS/oo = TS-W-t/Fcts ... (5)
Este es por compieto el mismo formato que la formula (1) obtenida mediante el ensayo de traccion y cizaiiamiento, y se anade una correccion angular “0” porque las direcciones de traccion son diferentes. Por consiguiente, la carga ilmite de fractura “Fcts” puede caicuiarse mediante una formula (6) con un material, una anchura, un espesor de plancha y un diametro de punto de soidadura arbitrarios, por medio del mismo metodo que el ensayo de traccion y cizaiiamiento.
Fcts = 2-TS-W-t-s in 0/a ... (6)
Ai igual que en el caso de traccion y cizaiiamiento, una estimacion de fractura de la parte soidada por puntos en una pieza arbitraria en el momento de la deformacion por colision se considera que se reaiiza en el momento en que se cumpie una formula (7) en el ordenador.
Fn Si Fcts ... (7)
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Como se ha expuesto anteriormente, las cargas ilmite de fractura, es decir los parametros de resistencia a la fractura “Ftss” y “Fcts”, se calculan mediante la formula (1), la formula (2), la formula (3), la formula (5) y la formula (6), la deformacion por colision se analiza mediante el metodo de elementos finitos con la pieza arbitraria, y la estimacion de fractura de la soldadura por puntos se establece en el momento en que se cumple o bien la formula (4) o bien la formula (7) o cuando estas se cumplen al mismo tiempo o cuando se cumple una formula en la que estan combinadas la formula (4) y la formula (7).
Cuando se conoce la forma de la deformacion a partir de la forma de la pieza y un metodo de entrada de la carga, puede calcularse en el ordenador solo una de las formulas (4) y (7) para realizar una estimacion. Ademas, la fraccion entre “Fn” y “Fs” se calcula en el ordenador una despues de otra, y la estimacion de fractura puede realizarse, por ejemplo, empleando la formula (7) cuando Fn > 3Fs, y la formula (4) en otros casos.
De este modo se hace posible predecir la estimacion de fractura de la soldadura por puntos en el ordenador con precision y sin necesidad de verificarlo creando la pieza y llevando a cabo el ensayo de colision realmente. Se hace posible investigar unas condiciones en las que la soldadura por puntos no se fracture, variando la forma de la pieza, el material, el espesor de plancha, el diametro de punto de soldadura y una posicion de soldeo en el ordenador empleando este metodo, y puede disenarse una pieza optima.
En cuanto a la carga llmite de fractura de la soldadura por puntos, especialmente cuando la resistencia “TS” a la traccion del material es mayor que 590 (MPa), es adecuado calcular “Ftss” en el ensayo de traccion y cizallamiento empleando la formula (2') siguiente y la formula (3m) siguiente en lugar de la formula (2) y la formula (3), y “Fcts” en el ensayo de traccion en U empleando la formula (3m2) siguiente, la formula (3m3) siguiente, la formula (3m4) siguiente y la formula (6') siguiente en lugar de la formula (3) y la formula (6), a diferencia del metodo anteriormente indicado.
Ftss = TSWt/oci ... (2')
cti = (e (TS/f - g)h- i)/(d/W)j + 1 ... (3m)
Aqul, “e, f, g, h, i y j” son parametros para llevar a cabo un ajuste de una relacion curvillnea de “a1” y “d/W” con la formula (3m) y se hallan dentro de los intervalos siguientes: e = 0,0001 a 100; f = 100 a 2.500 (MPa); g = 0,1 a 10; h = 0,0001 a 10; i = 0,01 a 100; y j = 1 a 100.
Fcts
= 2-TS-W-t :-sin 0/a2 ... ( 6' )
0.2 =
P/(d/W)x + S ... ( 3m2)
X =
(t> (TS/y - il) V 3m3)
6 =
X (TS /|i - p) O) 3m4 )
Aqul, “p, x, S, O, y, n, Y, 5, A, P, P, w y Z” son parametros para llevar a cabo un ajuste de una relacion curvillnea de “a2” y “d/W” con la formula (3m2), la formula (3m3) y la formula (3m4) y se hallan dentro de los intervalos siguientes: p = 0,0001 a 100; O = 0,1 a 100, y = 100 a 2.500 (MPa); n = 0,1 a 10; y = 0,0001 a 100; 5 = 0,01 a 100; A = 0,01 a 100; p = 100 a 2.500 (MPa); p = 0,1 a 10; w = 0,0001 a 100; y Z = 0,01 a 100.
La formula para realizar el ajuste de la curva no ha de tener necesariamente los formatos de estas formulas y es valida siempre pueda realizar el ajuste de la relacion curvillnea. Ademas, la relacion curvillnea de “a1” o “a2” y “d/W” se convierte en una curva con cada grado de resistencia sin emplear estas formulas y, por lo tanto, “a1” o “a2” puede identificarse directamente a partir de cada grafico de la curva.
La Figura 4 es una vista que muestra esquematicamente un metodo para calcular la carga llmite de fractura empleando un grafico basado en datos experimentales, ademas del metodo para calcular la carga llmite de fractura empleando las formulas tales como la formula (1), la formula (2), la formula (3) y la formula (5), la formula (6), o la formula (3m), la formula (3m2), la formula (3m3) y la formula (3m4) en lugar de la formula (3). Las cargas llmite de fractura se miden mediante el ensayo en el que se varla “d/W” y, cuando se ha representado graficamente, las curvas de resistencia a la fractura pueden escribirse en diversas relaciones curvillneas dependiendo de la resistencia TS del material. Aqul, las resistencias del material son TS1 < TS2 < TS3. La carga llmite de fractura correspondiente a las condiciones puede identificarse a partir de estas curvas directamente. Esta curva se convierte en una superficie curva de carga llmite de fractura tomando el espesor “t” de plancha como un tercer eje, y la carga llmite de fractura puede identificarse leyendo un valor en la superficie curva en un espesor “t” de plancha arbitrario, la resistencia “TS” del material, la anchura “W”, y el diametro “d” de punto de soldadura.
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Ademas, se crea una ilnea ilmite de fractura, como se muestra en la Figura 5, empleando las cargas if mite de fractura identificadas mediante ios diversos angulos “0” de rotacion en iugar de empiear la formula (4) y la formula (7). Se comparan esta ilnea ilmite de fractura y “Fn”, “Fs” caicuiadas una despues de otra mediante el analisis del metodo de eiementos finitos, y puede estimarse como fractura cuando “Fn”, “Fs” acaban sobre la curva y fuera de la curva.
Este metodo puede apiicarse no solo a material de acero, sino tambien a todos ios materiaies. Ademas, puede apiicarse no solo a todas las soidaduras tales como una soidadura por laser, una soidadura por arco, una soidadura continua y una soidadura por apiastamiento, sino tambien a la soidadura por puntos y, ademas, a toda union mecanica tai como una union TOX y una union por remaches, una union por friccion, una union por difusion, una union por friccion y difusion, una soidadura por friccion y agitacion y todas las uniones reaiizadas empleando un agente adhesivo. El metodo de calculo en el ordenador puede apiicarse a un metodo de eiementos de frontera, a un metodo de diferencias, a un metodo sin maiia, a un analisis elemental y a todo metodo de calculo sin iimitarse ai metodo de eiementos finitos, y puede apiicarse a un metodo de calculo independiente de una mecanica de material y un ordenador.
El metodo de calculo del factor “a” de concentracion de esfuerzos por medio del experimento no esta iimitado tampoco a ios ensayos de traccion y cizaiiamiento y de traccion en U anteriormente mencionados, y puede caicuiarse empleando cuaiquier forma de muestra y un metodo de aplicacion de carga.
La prediction anteriormente mencionada de la estimation de fractura puede apiicarse no solo ai analisis de colision de todo el automovil y de toda la pieza, sino tambien a componentes que no sean el automovil, y es evidente que puede apiicarse a un analisis en una deformation cuasiestatica que no sea una colision.
La Figura 8 es un diagrama de bioques que muestra un ejempio de un sistema informatico capaz de configurar un dispositivo de prediccion de fracturas para una parte soidada por puntos. En el dibujo, el numero de referencia 1200 es un ordenador PC (ordenador personal). El PC 1200 inciuye una CPU (unidad central de proceso) 1201, ejecuta un software de control de dispositivos que esta aimacenado en una ROM (memoria de solo iectura) 1202 o un disco duro (HD) 1211, o que se suministra desde una unidad de disco flexible (FD) 1212, y que controia totaimente unos dispositivos respectivos conectados a un bus de sistema 1204.
Los medios funcionaies respectivos de la presente realization estan constituidos por programas aimacenados en la CPU 1201, la ROM 1202 o el disco duro (Hd) 1211 anteriormente mencionados del PC 1200.
El numero de referencia 1203 es una RAM (memoria de acceso aieatorio) y sirve de memoria principal, de area de trabajo, etc. de la CPU 1201. El numero de referencia 1205 es un controiador de teciado (KBC) y controia senaies de entrada introducidas desde un teciado (KB) 1209 en el cuerpo principal del sistema. El numero de referencia 1206 es un controiador de pantaiia (CRTC) y iieva a cabo un control de pantaiia en un dispositivo de visualization (CRT) 1210. El numero de referencia 1207 es un controiador de disco (DKC) y controia un acceso con el disco duro (HD) 1211 y el disco flexible (FD) 1212, aimacenando un programa de arranque (un programa que arranca una ejecucion (operation) de hardwares y softwares de un ordenador personal), una piuraiidad de programas de aplicacion, archivos de edition, archivos de usuario, programas de gestion de red, etc.
El numero de referencia 1208 es una tarjeta de interfaz de red (NIC) y iieva a cabo intercambios de datos interactivos con una impresora en red, otros dispositivos de red u otros PC a traves de una LAN (red de area local) 1220.
Las funciones de la realizacion anteriormente mencionadas pueden reaiizarse tambien mediante la ejecucion del programa por parte del ordenador. Ademas, como realizacion de la presente invention pueden apiicarse medios para suministrar a un ordenador el programa informatico, por ejempio un soporte de registro legible por ordenador tai como un CD-ROM, etc., en el que se grabe tai programa, o un medio de transmision tai como una internet que transmita tai programa. Ademas, tambien puede apiicarse como realizacion de la presente invencion un producto de programa informatico tai como el soporte de registro legible por ordenador en el que se grabe el programa anteriormente mencionado. Los anteriormente mencionados programa informatico, soporte de registro, medio de transmision y producto de programa informatico estan inciuidos en el aicance de la presente invencion. Como soporte de registro, por ejempio, puede utiiizarse un disco flexible, un disco duro, un disco optico, un disco magneto- optico, un CD-ROM, una cinta magnetica, una memoria no volatil, una ROM, etcetera.
(Ejempio 1)
Se estructura un sistema en el que se utiiiza el modeio de prediccion de fracturas anteriormente mencionado, y se estima automaticamente una fractura de una parte soidada por puntos mientras se anaiiza una deformacion por colision de una pieza, como programa de subrutina en un codigo de MEF de analisis de colision general. El codigo utiiizado es “PAM-CRASH v2002” de ESI Co., Ltd., y la parte soidada por puntos se modeia empleando un “Multi- PLINK” en cuanto a la pieza modeiada por medio de un eiemento de envueita.
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Una comparacion de un analisis, en el que un ensayo de traccion y cizallamiento y un ensayo de traccion en U estan modelados tal como son, y un experimento es lo mejor para una verificacion de precision del modelo de prediccion de fracturas, porque se hace posible una comparacion exacta. Por lo tanto, se crean una muestra de traccion y cizallamiento y una muestra de traccion en U con una plancha de acero de clase 590 MPa y con un espesor “t” = 1,8 (mm), segun las normas JIS de 3136, 3137. Un diametro de punto de soldadura de la soldadura por puntos es 5Vt (mm). Se lleva a cabo un ensayo empleando una maquina de ensayo de tipo Instron y en ese momento se miden cargas y desplazamientos hasta que se fractura una parte soldada por puntos. Al mismo tiempo se modelan en el ordenador el ensayo de traccion y cizallamiento y el ensayo de traccion en U en las mismas formas que el ensayo, se lleva a cabo un analisis del ensayo de traccion mediante el codigo MEF instalando el programa de subrutina anteriormente mencionado para estimar automaticamente la fractura de la parte soldada por puntos, y se calculan las cargas y los desplazamientos hasta que la soldadura por puntos se fractura igual que el experimento. Los parametros iniciales introducidos de “TS” = 642 (MPa), “t” = 1,8 (mm), “d” = 6,7 (mm), “0” = 23°, se establecen como parametros comunes. En el ensayo de traccion y cizallamiento se emplean los siguientes valores:
“a” = 1,80 (-), “W” = 40 (mm)
En el ensayo de traccion en U se emplean los siguientes valores:
“a” = 2,17 (-), “W” = 50 (mm)
Los parametros de resistencia a la fractura “Ftss” = 25.680 (N), “Fcts” = 20.798 (N) obtenidos mediante los anteriores se instalan en una formula de prediccion de fracturas en la que se modela una deformacion en una periferia de la soldadura por puntos por medio del metodo de elementos finitos, para as! estimar la fractura de la parte soldada por puntos.
El modelo de ensayo se crea mediante el elemento de envuelta cuyo nivel de analisis de colision de un vehlculo completo es aproximado, y tambien se simplifican unas condiciones frontera considerando que pueden aplicarse para el analisis de colision de una pieza real.
La Figura 6 y la Figura 7 son ejemplos de verificacion de este sistema. El numero de referencia 4 representa una simulacion de una muestra de traccion y cizallamiento y el numero de referencia 5 representa una simulacion de una muestra de traccion en U. Los modos de fractura son respectivamente diferentes en el ensayo de traccion y cizallamiento y en el ensayo de traccion en U. Sin embargo, resulta que las cargas de fractura en las curvas de carga - carrera del experimento y el analisis por MEF coinciden. En el ensayo de traccion y cizallamiento, parece que las formas de las curvas de carga - desplazamiento hasta que alcanzan la carga de fractura son diferentes entre el experimento y el analisis. Sin embargo, solo parecen diferentes porque, en el experimento, un dispositivo de sujecion de muestra esta conectado a un pie de biela a traves de un junta cardanica y, por lo tanto, en el momento de un aumento de la carga se produce una rotacion de la parte del dispositivo de sujecion, pero esta rotacion no se considera en el analisis debido a la simplificacion del modelo. Esto puede sencillamente cambiar un comportamiento de un cambio de carrera inicial y, por lo tanto, no afecta en lo esencial a la carga en el momento en que se produce la fractura. Los comportamientos de las curvas de carga - desplazamiento son ligeramente diferentes entre el experimento y el analisis tambien en el ensayo de traccion en U, pero igualmente es un problema del dispositivo de sujecion del experimento. Por lo tanto solo afecta al comportamiento inicial, y el experimento y el analisis coinciden en las cargas de fractura. Por supuesto, si se modela incluyendo la parte del dispositivo de sujecion en el analisis, el comportamiento de esta parte puede hacerse coincidir con el experimento, pero aqul se ha omitido porque no es un problema esencial. Esto demuestra mas bien lo siguiente: que es posible predecir la fractura del punto con exactitud en un analisis a nivel practico en el que ciertas partes detalladas estan simplificadas en un analisis de colision a gran escala de un modelo entero o de un modelo parcial del vehlculo completo, porque la carga de fractura de un ensayo real puede predecirse con exactitud incluso mediante el analisis por MEF en el que el ensayo esta modelado de una manera sencilla.
Como se ha indicado anteriormente, puede verificarse que este es el metodo de analisis capaz de predecir la fractura de la soldadura por puntos con exactitud mediante un ensayo basico. Ademas, la prediccion de la fractura de la soldadura por puntos en el momento de la deformacion por colision a nivel de componente se verifica tanto por el lado experimental como por el lado de analisis y se confirma que la prediccion de fracturas en el analisis coincide con el experimento. Se confirma que el sistema es un sistema capaz de controlar y disenar un modo de deformacion de piezas y una energla de absorcion sobre la base de lo anterior, porque es posible predecir la fractura de la parte soldada por puntos.
Este metodo puede instalarse en solucionadores generales tales como “LS-DYNA3D” de LSTC Co., Ltd., “RADIOSS” de MECALOG Co., Ltd., y en un solucionador desarrollado individualmente, ademas del solucionador general “PAM-CRASH”. Ademas, el modelo de la parte soldada por puntos puede aplicarse para un elemento de travesano, un elemento de envuelta, un elemento solido, etcetera, ademas de un tipo de contacto tal como el “Multi- PLINK”.
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(Ejemplo 2)
A continuation se lleva a cabo una verification de una exactitud de prediction de una resistencia a la traction y al cizallamiento empleando una curva de resistencia a la fractura. El material para ello es una plancha de acero de clase 590 MPa, con un espesor = 1,8 (mm), al igual que en el ejemplo 1. En primer lugar se modifica una anchura “W” de una muestra del ensayo de traccion y cizallamiento de 20 (mm) a 50 (mm) y, al mismo tiempo, se modifica tambien un diametro “d” de punto de soldadura de 4 (mm) a 7 (mm) para llevar a cabo el ensayo y se mide exactamente un parametro de resistencia a la fractura “Ftss”. A partir de los resultados del ensayo puede obtenerse una curva de resistencia a la fractura, mostrada en la Figura 9. El parametro de resistencia a la fractura “Ftss” = 25,5 (kN) puede leerse de la curva de resistencia a la fractura, como se muestra con un slmbolo circular en la Figura 9, en unas condiciones de “d” = 6,7 (mm), “W” = 40 (mm), que son las mismas condiciones que en el ejemplo 1. Este es aproximadamente el mismo valor con el “Ftss” en las mismas condiciones en el ejemplo 1. Es posible confirmar que las cargas de fractura coinciden en las curvas de carga - carrera del experimento y el analisis por MEF, como se muestra en la Figura 6, llevando a cabo a continuacion un analisis por metodo de elementos finitos (MEF), en el que el ensayo se modela igual que en el ejemplo 1. Por consiguiente, se demuestra que los parametros de resistencia a la fractura en cualesquiera condiciones de uso practico pueden obtenerse creando la curva de resistencia a la fractura modificando la anchura “W” y el diametro “d” de punto de soldadura dentro de un amplio margen correspondiente al uso real. Arriba se muestra el caso en el que la resistencia del material y el espesor de la plancha son fijos, pero cuando la resistencia y el espesor de la chapa varlan deben crearse respectivamente las curvas de resistencia a la fractura.
(Ejemplo 3)
A continuacion se estructura un sistema, en el que se utiliza un modelo de prediccion de fracturas cuando una resistencia a la traccion del mismo es mayor que la clase 590 MPa, y se estima automaticamente una fractura de una parte soldada por puntos mientras se analiza una deformation por colision de una pieza como programa de subrutina en el codigo de MEF de analisis de colision general. El codigo utilizado es “PAM-CRASH v2003” de ESI Co., Ltd., y la parte soldada por puntos de una pieza modelada mediante un elemento de envuelta se modela utilizando “Multi-PLINK”.
Una comparacion de un analisis, en el que el ensayo de traccion y cizallamiento esta modelado tal como es, y un experimento es lo mejor para una verificacion de precision del modelo de prediccion de fracturas, porque se hace posible una comparacion exacta. Por lo tanto, se crea una muestra de traccion y cizallamiento con una plancha de acero de clase 980 MPa y con un espesor “t” = 1,4 (mm), al igual que en el ejemplo 1. Un diametro de punto de soldadura de la soldadura por puntos es 6Vt (mm). Se lleva a cabo un ensayo empleando una maquina de ensayo de tipo Instron y se miden las cargas y los desplazamientos hasta que se fractura la parte soldada por puntos. Al mismo tiempo se modela en el ordenador el ensayo de traccion y cizallamiento en la misma forma que el ensayo, se lleva a cabo un analisis del ensayo de traccion mediante el codigo MEF instalando el programa de subrutina anteriormente mencionado para estimar automaticamente la fractura de la parte soldada por puntos, y se calculan las cargas y los desplazamientos hasta que la soldadura por puntos se fractura igual que el experimento. Se utilizan parametros iniciales introducidos de “TS” = 983 (MPa), “t” = 1,4 (mm), “d” = 7,2 (mm), “0” = 23°, “a1” = 2,12 (-) y “W” = 40 (mm). El “a1” se determina leyendolo en un grafico de la curva de “a1” y “d/W” obtenida mediante el experimento, como se muestra en la Figura 10. Un parametro de resistencia a la fractura “Ftss” = 26.340 (N), obtenido mediante lo anterior, se instala en una formula de prediccion de fracturas en la que una deformacion en una periferia de la soldadura por puntos se modela mediante un metodo de elementos finitos, para estimar la fractura de la parte soldada por puntos.
El modelo de ensayo se crea mediante un elemento de envuelta cuyo nivel de analisis de colision de un vehlculo completo es aproximado, y tambien se simplifican unas condiciones frontera considerando que pueden aplicarse para el analisis de colision de una pieza real.
La Figura 11 es un ejemplo de verificacion de este sistema y puede verse que las cargas de fractura en las curvas de carga - carrera del experimento y del analisis por MEF coinciden en el ensayo de traccion y cizallamiento.
Parece que las formas de las curvas de carga - desplazamiento hasta que alcanzan la carga de fractura son diferentes entre el experimento y el analisis en el ensayo de traccion y cizallamiento, pero la causa es la misma que la expuesta en el ejemplo 1 y no existe ningun problema.
Ademas se lleva a cabo una verificacion de un modelo de prediccion mediante un ensayo de aplastamiento axial de una pieza simple. Como se muestra en la Figura 12A, una pieza 6 esta constituida por una soldadura por puntos con forma de sombrero en section transversal y una plancha de cierre unida, y una parte superior de sombrero, teniendo las paredes perpendiculares 50 (mm) respectivamente, teniendo los rebordes 20 (mm) y siendo una longitud en la direction de aplastamiento de 300 (mm). El material utilizado para la pieza es un producto de acero de clase 980 MPa, igual que anteriormente, y el diametro de punto de soldadura de la soldadura por puntos de 4Vt (mm). Se lleva a cabo un ensayo de aplastamiento dinamico en las siguientes condiciones: un peso de un martillo de calda es de 500 (kg), una velocidad inicial en el momento del aplastamiento es de 6 (m/s) y el analisis por MEF se lleva a cabo en las mismas condiciones. El resultado del ensayo y el resultado del analisis por MEF se comparan mediante las
formas de las piezas despues del aplastamiento, como se muestra en la Figura 12B, que muestra una simulacion 7, y en la Figura 12C, que muestra un experimento real. Como resultado de ello, las formas de pandeo son las mismas y, en particular, ambos patrones coinciden en que la parte soldada por puntos se fractura y de este modo se separa la plancha de cierre unida. Con esto se demuestra que es posible predecir con exactitud la fractura del punto 5 mediante un analisis a nivel practico en el que ciertas partes detalladas estan simplificadas, en un analisis de
colision a gran escala de todo el modelo y de un modelo parcial de un vehlculo completo.
Aplicabilidad industrial
Segun la presente invencion, es posible llevar a cabo una prediction de fracturas con exactitud en una parte en la 10 que, por ejemplo, se modela una soldadura por puntos de una pieza de automovil mediante un analisis por un metodo de elementos finitos en un ordenador. Por lo tanto, puede omitirse una verification de la fractura de la parte soldada por puntos en un momento de un ensayo de colision empleando una pieza de automovil real, o puede
reducirse drasticamente el numero de veces que se lleva a cabo el ensayo de verificacion. Ademas, por ejemplo, la
fabrication experimental modificando unas condiciones de soldeo por puntos de la pieza de automovil, un diseno de 15 pieza que impida que la soldadura por puntos se fracture por medio de un experimento a gran escala de un ensayo de colision, puede sustituirse por un diseno que impida la fractura de la parte soldada por puntos mediante el analisis de colision en el ordenador y, por consiguiente, es posible contribuir a una reduction considerable del coste y a un acortamiento de un periodo de diseno y desarrollo.

Claims (4)

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    REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de prediccion de fracturas para una parte soldada por puntos, que comprende:
    un medio de entrada configurado para introducir al menos uno de los siguientes parametros: una resistencia, TS, a la traccion de un material, un espesor t de plancha, un diametro d de punto de soldadura de una soldadura por puntos, una anchura W de plancha de una union, o un angulo 0 de rotacion de las planchas unidas en un ensayo de traccion que es un ensayo de traccion en U y/o un ensayo de traccion y cizallamiento en una union soldada por puntos;
    un primer medio de calculo configurado para determinar una carga llmite de fractura, Fcts, como parametro de resistencia a la fractura de la parte soldada por puntos en una traccion en U, utilizando una formula (a), y una carga llmite de fractura, Ftss, como parametro de resistencia a la fractura de la parte soldada por puntos en una traccion y cizallamiento, utilizando una formula (b), sobre la base de un factor a de concentracion de esfuerzos y al menos uno de los parametros introducidos siguientes: resistencia TS a la traccion del material, espesor t de la plancha, diametro d de punto de soldadura de la soldadura por puntos, anchura W de plancha de la union o angulo 0 de rotacion de la union en el ensayo de traccion, en el que
    Fcts = 2TS W t sin 0 / a (a)
    Ftss = TSWt / a (b);
    en el que el factor a de concentracion de esfuerzos que se ha de incluir en la formula (a) o (b) es o esta al menos uno de los siguientes:
    (i) almacenado en una base de datos con respecto a la resistencia TS a la traccion, el espesor t y la anchura W introducidos, estando la base de datos configurada para almacenar factores a de concentracion de esfuerzos definidos por 2TSWtsin 0/Fcts en una traccion en U o por TSWt/Ftss en una traccion y cizallamiento, para cargas llmite de fractura medidas Fcts, Ftss con respecto a diversas resistencias Ts a la traccion y diversas anchuras W y espesores t de plancha, o
    (ii) calculado utilizando una formula de calculo del factor de concentracion de esfuerzos, el diametro d de punto de soldadura y la anchura W de plancha introducidos, siendo la formula de calculo del factor de concentracion de esfuerzos una formula que representa un factor a de concentracion de esfuerzos por (un diametro d de punto de soldadura/una anchura W de plancha), siendo la formula capaz de ajustar una relacion curvillnea de a y d/W;
    un medio de almacenamiento de parametros configurado para almacenar los parametros de resistencia a la fractura determinados Fcts, Ftss para cada tipo de acero; y
    un segundo medio de calculo configurado para estimar una fractura de la parte soldada por puntos incluyendo los parametros de resistencia a la fractura Fcts, Ftss almacenados en el medio de almacenamiento de parametros en una formula de prediccion de fracturas en la que una deformacion en una periferia de la parte soldada por puntos se modela mediante un metodo de elementos finitos,
    en el que la formula de prediccion de fracturas esta basada en una fuerza de cizallamiento Fs y en una fuerza vertical Fn con respecto a la parte soldada por puntos, y
    la formula de prediccion de fracturas es Fn S Fcts en una traccion en U y/o Fn2 + Fs2 ^ Ft s s2 en una traccion y cizallamiento.
  2. 2. Metodo de prediccion de fracturas para una parte soldada por puntos, que comprende los pasos de:
    un paso de introducir al menos uno de los parametros siguientes: una resistencia, TS, a la traccion de un material, un espesor t de plancha, un diametro d de punto de soldadura de una soldadura por puntos, una anchura W de plancha de una union, o un angulo 0 de rotacion de la union en un ensayo de traccion que es un ensayo de traccion en U y/o un ensayo de traccion y cizallamiento en una union soldada por puntos; un primer paso de calculo de determinar una carga llmite de fractura, Fcts, como parametro de resistencia a la fractura de la parte soldada por puntos en una traccion en U, utilizando una formula (a), y una carga llmite de fractura, Ftss, como parametro de resistencia a la fractura de la parte soldada por puntos en una traccion y cizallamiento, utilizando una formula (b), sobre la base de un factor a de concentracion de esfuerzos y al menos uno de los parametros introducidos siguientes: resistencia TS a la traccion del material, espesor t de la plancha, diametro d de punto de soldadura de la soldadura por puntos, anchura W de plancha de la union o angulo 0 de rotacion de la union en el ensayo de traccion, en el que
    Fcts = 2TS W t sin 0 / a (a)
    Ftss = TS W t / a (b);
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    en el que el factor a de concentracion de esfuerzos que se ha de incluir en la formula (a) o (b) es o esta al menos uno de los siguientes:
    (i) almacenado en una base de datos con respecto a la resistencia TS a la traccion, el espesor t y la anchura W introducidos, estando la base de datos configurada para almacenar factores a de concentracion de esfuerzos definidos por 2TSWtsin 0/Fcts en una traccion en U o TSWt/Ftss en una traccion y cizallamiento, para cargas llmite de fractura medidas Fcts, Ftss con respecto a diversas resistencias TS a la traccion y diversas anchuras W y espesores t de plancha, o
    (ii) calculado utilizando una formula de calculo del factor de concentracion de esfuerzos, el diametro d de punto de soldadura y la anchura W de plancha introducidos, siendo la formula de calculo del factor de concentracion de esfuerzos una formula que representa un factor a de concentracion de esfuerzos por (un diametro d de punto de soldadura/una anchura W de plancha), siendo la formula capaz de ajustar una relacion curvillnea de a y d/W;
    un paso de almacenar los parametros de resistencia a la fractura determinados Fcts, Ftss para cada tipo de acero en un medio de almacenamiento de parametros; y
    un segundo paso de calculo de estimar una fractura de la parte soldada por puntos incluyendo los parametros de resistencia a la fractura Fcts, Ftss almacenados en el medio de almacenamiento de parametros en una formula de prediccion de fracturas en la que una deformacion en una periferia de la parte soldada por puntos se modela mediante un metodo de elementos finitos,
    en el que la formula de prediccion de fracturas esta basada en una fuerza de cizallamiento Fs y en una fuerza vertical Fn con respecto a la parte soldada por puntos, y
    la formula de prediccion de fracturas es Fn Fcts en una traccion en U y/o Fn2 + Fs2 =£ Ft ss2 en una traccion y cizallamiento.
  3. 3. Programa informatico para una prediccion de fracturas de una parte soldada por puntos para disenar circuitos, que comprende:
    medio de codigo de programa para introducir al menos uno de los parametros siguientes: una resistencia, TS, a la traccion de un material, un espesor t de plancha, un diametro d de punto de soldadura de una soldadura por puntos, una anchura W de plancha de una union, o un angulo 0 de rotacion de las planchas de union en un ensayo de traccion que es un ensayo de traccion en U y/o un ensayo de traccion y cizallamiento en una union soldada por puntos;
    medio de codigo de programa para determinar, mediante calculo, una carga llmite de fractura, Fcts, como parametro de resistencia a la fractura de la parte soldada por puntos en una traccion en U, utilizando una formula (a), y una carga llmite de fractura, Ftss, como parametro de resistencia a la fractura de la parte soldada por puntos en una traccion y cizallamiento, utilizando una formula (b), sobre la base de un factor a de concentracion de esfuerzos y al menos uno de los parametros introducidos siguientes: resistencia TS a la traccion del material, espesor t de la plancha, diametro d de punto de soldadura de la soldadura por puntos, anchura W de plancha de la union o angulo 0 de rotacion de la union en el ensayo de traccion, en el que
    Fcts = 2TSWtsin 0 / a (a)
    Ftss = TSWt / a (b);
    en el que el factor a de concentracion de esfuerzos que se ha de incluir en la formula (a) o (b) es o esta al menos uno de los siguientes:
    (i) almacenado en una base de datos con respecto a la resistencia TS a la traccion, el espesor t y la anchura W introducidos, estando la base de datos configurada para almacenar factores a de concentracion de esfuerzos definidos por 2TSWtsin 0/Fcts en una traccion en U o TSWt/Ftss en una traccion y cizallamiento, para cargas llmite de fractura medidas Fcts, Ftss con respecto a diversas resistencias TS a la traccion y diversas anchuras W y espesores t de plancha, o
    (ii) calculado utilizando una formula de calculo del factor de concentracion de esfuerzos, el diametro d de punto de soldadura y la anchura W de plancha introducidos, siendo la formula de calculo del factor de concentracion de esfuerzos una formula que representa un factor a de concentracion de esfuerzos por (un diametro d de punto de soldadura/una anchura W de plancha), siendo la formula capaz de ajustar una relacion curvillnea de a y d/W;
    medios de codigo de programa para almacenar los parametros de resistencia a la fractura determinados Fcts, Ftss para cada tipo de acero en un medio de almacenamiento de parametros; y
    medio de codigo de programa para estimar, mediante calculo, una fractura de la parte soldada por puntos incluyendo los parametros de resistencia a la fractura Fcts, Ftss almacenados en el medio de
    almacenamiento de parametros en una formula de prediccion de fracturas en la que una deformacion en una periferia de la parte soldada por puntos se modela mediante un metodo de elementos finitos, en el que la formula de prediccion de fracturas esta basada en una fuerza de cizallamiento Fs y en una fuerza vertical Fn con respecto a la parte soldada por puntos, y
    5 la formula de prediccion de fracturas es Fn ^ Fcts en una traccion en U y/o
    Fn2 + Fs2 Ft ss2 en una traccion y cizallamiento.
  4. 4. Soporte de registro legible por ordenador que registra un programa informatico para hacer que un ordenador ejecute el metodo segun la reivindicacion 2.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007024788A (ja) * 2005-07-20 2007-02-01 Toyota Motor Corp 破断判定装置及び衝突シミュレーション装置
JP4826311B2 (ja) * 2006-03-29 2011-11-30 Ｊｆｅスチール株式会社 有限要素法を用いた衝突解析装置、衝突解析方法および衝突解析プログラム
JP4700559B2 (ja) * 2006-05-12 2011-06-15 新日本製鐵株式会社 スポット溶接部の破壊予測装置、方法、コンピュータプログラム、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体
JP4748131B2 (ja) * 2006-09-29 2011-08-17 住友金属工業株式会社 スポット溶接部の破断ひずみ算出方法、基準破断ひずみ算出方法
WO2008115323A1 (en) * 2007-03-20 2008-09-25 Exxonmobil Upstream Research Company A framework to determine the capacity of a structure
BRPI0810923B1 (pt) * 2007-04-12 2019-03-06 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation Método de predição de fratura, dispositivo de processamento, produto de programa e meio de gravação
FR2934046B1 (fr) * 2008-07-18 2010-10-22 Peugeot Citroen Automobiles Sa Procede de prediction de la rupture d'une structure de tole assemblees par des points de soudure electrique
US8657605B2 (en) * 2009-07-10 2014-02-25 Lincoln Global, Inc. Virtual testing and inspection of a virtual weldment
US7945432B2 (en) * 2008-11-26 2011-05-17 Livermore Software Technology Corporation Spot weld failure determination method in a finite element analysis
GB0914365D0 (en) * 2009-08-18 2009-09-30 Rolls Royce Plc Test speciment and method of manufacturing testing
BR112012025349B1 (pt) 2010-04-07 2020-02-04 Nippon Steel & Sumitomo Metal Corp método de análise de fratura, dispositivo e programa para porção soldada por pontos, e meio de armazenamento legível por computador
WO2011126058A1 (ja) * 2010-04-07 2011-10-13 新日本製鐵株式会社 破断判定方法、破断判定装置、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体
CN101886997B (zh) * 2010-06-25 2012-01-11 广州市香港科大霍英东研究院 一种单焊球冲击测试仪
CN101900651B (zh) * 2010-07-06 2012-10-03 奇瑞汽车股份有限公司 一种测量焊点正向拉伸强度的方法及夹具
ES2398781B2 (es) * 2010-09-20 2013-11-21 Universidad De Sevilla Dispositivo y procedimiento para determinación del cortante de soldadura en nudos de mallas electrosoldadas.
CN101975693B (zh) * 2010-10-11 2012-09-05 肖锋 单轴拉伸试验的数据测量和计算方法
JP5742685B2 (ja) * 2010-12-01 2015-07-01 新日鐵住金株式会社 スポット溶接部の破断判定値の予測方法、予測システム、及びスポット溶接部を備えた部材の製造方法
JP5754203B2 (ja) * 2011-03-28 2015-07-29 Ｊｆｅスチール株式会社 破壊靭性試験片
JP5633483B2 (ja) * 2011-07-25 2014-12-03 新日鐵住金株式会社 焼き入れ処理された鋼板のスポット溶接における十字引張強さの予測方法及びその予測方法を用いたスポット溶接方法
RU2490613C2 (ru) * 2011-08-10 2013-08-20 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Образец для испытания диффузионного соединения листовых заготовок на сдвиг, способ его изготовления и испытания
CN102435514B (zh) * 2011-08-31 2013-05-29 湖南大学 一种识别焊点不同区域材料动态力学性能参数的检测方法
JP5742755B2 (ja) * 2012-03-12 2015-07-01 新日鐵住金株式会社 溶接部の破断ひずみの予測方法、予測システム、及び溶接部を備えた部材の製造方法
WO2013161937A1 (ja) * 2012-04-25 2013-10-31 新日鐵住金株式会社 スポット溶接継手
ITSA20120008A1 (it) * 2012-05-16 2012-08-15 Univ Degli Studi Salerno Dispositivo per le prove di resistenza alla frattura per modo iii su giunzioni incollate
US20130325417A1 (en) * 2012-05-29 2013-12-05 Livermore Software Technology Corp Numerical Simulation Of A Structure Having A Heat-Affected Zone Using A Finite Element Analysis Model
DE102012108895B4 (de) 2012-09-20 2015-08-06 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Prüfvorrichtung zur Prüfung der Belastbarkeit von Verbindungen und Prüfeinrichtung
CN103105477B (zh) * 2013-01-23 2015-02-04 太原科技大学 一种预测锻态钢锻造裂纹萌生的方法
CN104568602B (zh) * 2013-10-10 2017-10-24 湖北航天化学技术研究所 聚合物持久与瞬时极限力学性能预示方法
JP6319887B2 (ja) * 2014-02-27 2018-05-09 ダイハツ工業株式会社 溶接検査方法
JP6277779B2 (ja) * 2014-02-27 2018-02-14 新日鐵住金株式会社 溶接部の破断限界線の算出方法、算出システム、及び、溶接部を備えた部材の製造方法
US20160196378A1 (en) * 2015-01-06 2016-07-07 Livermore Software Technology Corporation Methods and Systems For Numerically Simulating Bi-Phase Material That Changes Phase After Crossing A Directional Spatial Boundary
RU2670575C1 (ru) * 2015-02-26 2018-10-23 Ниппон Стил Энд Сумитомо Метал Корпорейшн Способ прогнозирования разрывов, устройство прогнозирования разрывов, программа, носитель записи и способ вычисления критерия распознавания разрывов
CN104897357B (zh) * 2015-04-08 2017-07-07 东北大学 一种金属薄板点焊接头冲击性能测试装置和方法
EP3289332A1 (en) * 2015-04-27 2018-03-07 Dow Global Technologies LLC Methods for selecting film structures for packages
JP6657657B2 (ja) * 2015-08-19 2020-03-04 株式会社Ihi 引張試験用試験片及び引張試験方法
JP6477374B2 (ja) * 2015-09-14 2019-03-06 新日鐵住金株式会社 スポット溶接十字継手の引張試験装置
CN105300812B (zh) * 2015-10-26 2017-11-28 苏州大学 生物软组织力学特性测试仪及生物软组织的力学测试方法
JP6558249B2 (ja) * 2016-01-12 2019-08-14 日本製鉄株式会社 スポット溶接十字継手の引張試験方法
WO2017135432A1 (ja) * 2016-02-05 2017-08-10 新日鐵住金株式会社 破断予測方法及び装置、並びにプログラム及び記録媒体
CN105699186A (zh) * 2016-03-04 2016-06-22 中国汽车工程研究院股份有限公司 一种金属电阻点焊焊点变角度力学性能试验评价方法
DE102016205924A1 (de) * 2016-04-08 2017-10-12 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Herstellen einer Hybridverbindung sowie Vorrichtung dazu
CN106096092B (zh) * 2016-05-31 2019-04-23 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种长桁对接接头试验夹持端的设计方法
EP3252627A1 (en) 2016-06-02 2017-12-06 Seat, S.A. Spot weld fracture calculation method and device for high-strength steels
US10301892B2 (en) 2016-08-16 2019-05-28 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Wireline performance profile analysis
WO2018066669A1 (ja) * 2016-10-05 2018-04-12 新日鐵住金株式会社 破断判定装置、破断判定プログラム、及びその方法
CN108460190B (zh) * 2018-02-06 2022-03-04 北京卫星制造厂有限公司 一种预测蒙皮法兰结构焊缝预置应力焊接的方法
CN111737786B (zh) * 2019-03-25 2024-01-30 上海嘉实（集团）有限公司 排板用料的计算方法、计算系统、存储介质及电子设备
CN109916744A (zh) * 2019-04-18 2019-06-21 广东工业大学 一种焊点与基板拉伸强度的检测方法和设备
JP7280509B2 (ja) * 2019-10-11 2023-05-24 日本製鉄株式会社 溶接部の変形抵抗曲線の算出方法、溶接部の変形抵抗曲線の算出プログラム、及び、溶接部の変形抵抗曲線算出装置
JP7280510B2 (ja) * 2019-10-11 2023-05-24 日本製鉄株式会社 溶接部の破断限界線の算出方法、溶接部の破断限界線の算出プログラム、及び、溶接部の破断限界線算出装置
CN110889159B (zh) * 2019-11-27 2024-04-30 江南大学 一种外包波纹侧板混凝土组合梁的抗剪承载力计算方法
CN111695277A (zh) * 2020-05-15 2020-09-22 中国第一汽车股份有限公司 一种热熔自攻丝接头的仿真模拟方法
JP7485956B2 (ja) 2020-12-17 2024-05-17 日本製鉄株式会社 溶接部の破断限界線の算出方法、溶接部の破断限界線の算出プログラム、及び、溶接部の破断限界線算出装置
JP7469671B2 (ja) 2020-12-17 2024-04-17 日本製鉄株式会社 溶接部の変形抵抗曲線の算出方法、溶接部の変形抵抗曲線の算出プログラム、及び、溶接部の変形抵抗曲線算出装置
JP7472783B2 (ja) 2020-12-28 2024-04-23 日本軽金属株式会社 破断判定装置、接合体の破断判定方法、プログラム、破断負荷算出装置、接合体の破断負荷算出方法及び記録媒体
CN112758350B (zh) * 2020-12-29 2022-11-18 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种与气密顶板连接的框接头结构试验件及试验方法
JP7350277B1 (ja) 2023-05-29 2023-09-26 浙大城市学院 歯科修復体接着構造の引張剪断組み合わせ応力強度のキャリブレーション方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06182561A (ja) 1992-12-17 1994-07-05 Mitsubishi Motors Corp 溶着部の剥離防止構造
RU2133179C1 (ru) 1998-04-24 1999-07-20 Архипов Павел Павлович Способ диагностики контактной сварки
JP2002031627A (ja) 2000-07-14 2002-01-31 Shimadzu Corp 分取液体クロマトグラフ
WO2002041195A2 (en) * 2000-11-17 2002-05-23 Battelle Memorial Institute Structural stress analysis
FR2821682B1 (fr) 2001-03-01 2003-05-30 Usinor Procede de controle et de commande d'un processus technique
JP3911134B2 (ja) 2001-04-19 2007-05-09 新日本製鐵株式会社 衝突安全性に優れたスポット溶接方法
JP2003149130A (ja) * 2001-11-12 2003-05-21 Univ Nihon スポット溶接構造の疲労寿命予測方法
US7505885B2 (en) * 2003-01-24 2009-03-17 The Boeing Company Method and interface elements for finite-element fracture analysis

Also Published As

Publication number Publication date
US20070199924A1 (en) 2007-08-30
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