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点焊是汽车车身结构常用的一种连接方式，为对这种结构进行有限元分析必须建立相应的点焊模型。对于由分布成千上万个焊点连接而成的车身来说，点焊结构的有限元模型建模技术是保证计算结果正确且有较高精度的关键技术。由于车身结构具有焊点数目多、空间曲面复杂及几何特征多等特点，要建立jingque的车身模型极为困难。在建模时，一般都对车身结构进行了简化处理，目前常用的焊点建模方法是节点与节点之间以刚性杆单元直接连接来模拟焊接关系[2]，焊接单元是由模拟焊点的有限元节点对构成，由于整车车身有限元模型已经十分复杂，为不增加工作量，采用HyperMesh中一种新的模拟焊点的方法，即焊接单元是由有限元单元对单元组成，在有限元单元与单元之间采用CWELD梁单元来模拟焊接关系，这样在建立焊接单元时，无须对局部网格进行细化处理，减轻了有限元建模前处理的工作量。两种建模方法对比如图1所示：

图1两种焊接单元对比示意图

1 新型焊接单元的有限元模拟

1.1 点焊连接关系的模拟

点焊结构由焊核和连接板共同组成，在仿真计算中，使用位于薄板中面的薄壳单元来模拟薄板，焊点连接则用连接两板中面且垂直于中面的刚性杆单元来模拟[3]。在新型点焊模拟方法中，就是在有限元单元与单元之间引入CWELD梁单元来模拟焊接关系，单元到单元的间距即为梁单元的长度，一般为上下两块板壳实际厚度之和的一半，采用此方法，需要分析在壳单元上的动态特性是否能正确传递至点焊单元。

2.2 CWELD 梁单元点焊模型

CWELD焊点模型是由一具有特定剪切柔性的梁单元构成，梁单元的节点分别位于被焊接的两个焊接面上，当两个被焊接的焊接面上焊点处都定义有节点时，可以直接将这两节点用CWELD梁单元连接，如果焊接面上焊点处没有布置节点，则在焊点处定义CWELD梁单元。该单元的两个节点就会自动与焊点周围的节点相连来实现两个焊接面的连接，即考虑了点焊局部刚度对结构整体振动特性的影响，如图2所示。用CWELD梁单元可以实现面对面的连接，即单元对单元的连接。

图2 面对面型的CWELD模型示意图

2 模型简介

2.1 几何模型概况

本文选用具有代表性的帽型梁与平板点焊连接的模型作为分析对象，其基本结构断面尺寸如图3所示，左视结构尺寸如图4所示。图示结构也是点焊车体Zui基本的组成部分。该结构沿边缘纵向平均分布10个点焊，间距为60mm，每个焊点的直径为5mm，上下两块板的厚度均为1.5mm。

图3 结构断面图

图4 结构左视图

2.2 有限元模型

有限元模型中，帽型梁、平板采用HyperMesh软件中的PSHELL壳单元模拟，其材料特性参数为：板材为车身结构常用的低碳钢，质量密度 ρ=7.85×103kg ／ m3 ；弹性模量E=2.08×l011Pa；泊松比μ=0.28。模型包括19014个QUAD4单元、14个点焊CWELD单元和19634个节点。其中，焊核材料特性与上下板相同。该帽型梁整体有限元模型如图5所示。

图5 帽型梁结构有限元模型