JP4862408B2 - Fatigue life prediction method for spot welded structures - Google Patents
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Description
本発明は、複数枚の金属板が複数箇所でスポット溶接されて形成されているスポット溶接構造体の疲労寿命予測方法、例えば、自動車のボディにおいて疲労亀裂が発生する可能性のある部位の疲労寿命を予測する方法に関する。 The present invention relates to a method for predicting the fatigue life of a spot welded structure formed by spot welding a plurality of metal plates at a plurality of locations, for example, the fatigue life of a portion where fatigue cracks may occur in the body of an automobile. It is related with the method of predicting.
自動車の開発において、軽量化、開発期間短縮、試作車両の削減の課題に応えるため、近年コンピュータを用いたCAE(Computer Aided Engineering)による各種性能の予測が積極的に推進されている。車体の強度評価についても例外ではなく、その技術も加速的に進歩しており、構造体の強度解析のためには有限要素法が有用なことがこれまでに検証されている。構造体の中には、自動車のボディのように、複数枚の金属板が複数箇所でスポット溶接されているものがあり、この種のスポット溶接構造体の強度をコンピュータを用いて解析する場合には、スポット溶接部をモデル化し、そのモデルに対して有限要素法を適用するのが一般的である。 In the development of automobiles, in order to meet the challenges of weight reduction, development time reduction, and reduction of prototype vehicles, in recent years, various performance predictions by computer-aided engineering (CAE) using computers have been actively promoted. The strength evaluation of the car body is no exception, and the technology is also accelerating, and it has been verified that the finite element method is useful for strength analysis of structures. Some structures, such as automobile bodies, have multiple metal plates spot welded at multiple locations. When analyzing the strength of this type of spot welded structure using a computer, In general, a spot weld is modeled and a finite element method is applied to the model.
これまでに、Ruppらは自動車のボディのスポット溶接部について溶接ナゲット部をビーム要素でモデル化してFEM(Finite Element Method :有限要素法)解析を実施し、そのビーム要素の両端の節点で得られた力とモーメントとを用いて評価指標となる公称構造応力を求め、これを用いてスポット溶接部の疲労寿命を予測する方法を提案している(非特許文献1参照)。 Up to now, Rupp et al. Conducted a FEM (Finite Element Method) analysis of a spot welded part of an automobile body by modeling the weld nugget part with a beam element, and obtained it at the nodes at both ends of the beam element. A method has been proposed in which a nominal structural stress serving as an evaluation index is obtained using the measured force and moment, and the fatigue life of a spot weld is predicted using this (see Non-Patent Document 1).
また、特許文献1には、平板とL型板とをあわせてスポット溶接構造としてのLPモデルを作成し、LPモデルに対して有限要素法解析用シェルモデルを作成し、作成した有限要素法解析用シェルモデルを用いて有限要素法線形弾性解析を行ってスポット溶接部中央の溶接ナゲット部の分担荷重と、その溶接ナゲット部を中心として描いた直径Dの円周上のたわみと、放射方向の傾斜と、を算出し、算出した分担荷重、円周上のたわみ及び放射方向の傾斜とに基づいて溶接ナゲット部における公称構造応力を弾性学の円板理論を用いて求め、この公称構造応力よりスポット溶接構造の疲労寿命を予測する方法が提案されている。ここで、有限要素法解析用シェルモデルは、シェル要素を用いて作成されるものであり、ナゲット部付近をくもの巣状の密なシェル要素に分割するモデルである。
In
また、特許文献2には、複数枚のパネルが複数箇所でスポット溶接されて形成されている構造体の亀裂発生危険部位を予測する方法であり、スポット溶接部を共有節点モデルでモデル化する工程と、そのモデルに有限要素法を適用して、共有節点に隣接する節点での面直方向の剥離距離に対応する値を算出する工程と、算出された値を所定値と比較する工程とを備えることによって亀裂発生危険部位を予測する方法が提案されている。
Further,
さらに、特許文献3には、溶接部位の破断を判定する破断判定装置であって、溶接を行う2つの板要素をシェル要素としてモデル化し、溶接部位をビーム要素としてモデル化し、有限要素法によりビームの外縁部に生じる応力を演算し、溶接部位における破断判定の基準となる基準応力を、シェル要素の歪速度依存性を用いて演算し、ビームの外縁部に生じる応力と基準応力とに基づき、溶接部位の破断の有無を判定する破断判定装置が提案されている。
しかしながら、非特許文献1のRuppらが提案した方法では、ビーム要素から節点に加わる力とモーメントをFEM解析によって算出し、算出された力とモーメントが金属板内の溶接ナゲット部の中央に付与されると仮定して弾性論に基づいて溶接ナゲット部の周囲の応力計算を行うため、応力分布は溶接ナゲット部の中心を対称にして絶対値が同一となってしまう問題がある。実際に荷重が付与されたスポット溶接構造体における溶接ナゲット部の周囲の応力分布は、溶接ナゲット部の中心を対称にして絶対値が同一ではないため、Ruppらが提案した方法では、正確な応力計算を行うことができず、危険部位の疲労寿命を正確に予測することができなかった。
However, in the method proposed by Rupp et al. In
また、特許文献1に提案された方法では、くもの巣モデルである有限要素法解析用シェルモデルを作成する必要があるため、解析精度は高いものの、モデルが緻密であり、作成に多大な時間を要してしまうという課題があった。
また、特許文献2に提案された方法では、スポット溶接部を共有節点モデルでモデル化するものであるから、簡単にモデル化でき、モデル化に多数の工数を要することはない。しかし、スポット溶接部をビーム要素としてモデル化するものではないから、節点に作用する力の計算精度に限界があるという課題があった。
Further, in the method proposed in
Further, in the method proposed in
さらに、特許文献3に提案された方法では、溶接部位をビーム要素としてモデル化するものの、ビーム要素が節点に接続されておらず、節点は共有していない。このため、節点に作用する力の計算精度に限界があるという課題があった。
従って、本発明はこれら課題を解決するためになされたものであり、その目的は、有限要素解析モデルを作成する時間を短くできると共に、精度良く疲労寿命を予測することができるスポット溶接構造体の疲労寿命予測方法を提供することにある。
Furthermore, although the method proposed in
Therefore, the present invention has been made to solve these problems, and the object of the present invention is to reduce the time for creating a finite element analysis model and to accurately predict the fatigue life of the spot welded structure. It is to provide a fatigue life prediction method.
上記課題を解決するため、本発明に係るスポット溶接構造体の疲労寿命予測方法は、複数枚の金属板が複数箇所でスポット溶接されているスポット溶接構造体の疲労寿命を計算機によって予測する方法であって、計算機によって、前記金属板をシェル要素でモデル化すると共に、1つの溶接ナゲット部を1本のビーム要素でモデル化する第1ステップであって、前記シェル要素と前記ビーム要素が接続する共有節点に繋がっている複数のシェル要素の各々が四角形要素であると共に、そのシェル要素の数が4つである第1ステップと、計算機によって、前記第1ステップでモデル化されたモデルに有限要素法を適用して、前記シェル要素と前記ビーム要素が接続する共有節点に繋がっている複数のシェル要素から前記共有節点に加わる力とモーメントを算出する第2ステップと、
計算機によって、前記第2ステップで算出された力とモーメントとから、隣り合うシェル要素の力を足した値と隣り合うシェル要素のモーメントを足した値を用いて評価応力を算出する第3ステップと、計算機によって、前記第3ステップで算出された評価応力と予め準備された疲労寿命線図とに基づいて疲労寿命を予測する第4ステップとからなることを特徴としている。
To solve the above problems, fatigue life prediction method for a spot welded structure according to the present onset Ming, a method of predicting the fatigue life of the spot welded structure in which a plurality of metal plates are spot welded at a plurality of positions by computer A first step of modeling the metal plate with a shell element by a computer and modeling one weld nugget with one beam element , wherein the shell element and the beam element are connected to each other. Each of the plurality of shell elements connected to the shared node is a quadrilateral element and the number of the shell elements is four , and the model modeled in the first step by the computer is finite. Applying the element method, the force and mode applied to the shared node from a plurality of shell elements connected to the shared node where the shell element and the beam element are connected. A second step of calculating the instrument,
A third step of calculating an evaluation stress using a value obtained by adding a force of an adjacent shell element and a value of an adjacent shell element from the force and moment calculated in the second step by a computer; and The fourth step is to predict the fatigue life based on the evaluation stress calculated in the third step and the fatigue life diagram prepared in advance by the computer .
本発明に係るスポット溶接構造体の疲労寿命予測方法によれば、金属板をシェル要素でモデル化すると共に、1つの溶接ナゲット部を1本のビーム要素でモデル化するため、有限要素解析モデルを作成する時間を短くすることができる。そして、シェル要素とビーム要素が接続する共有節点に繋がっている複数のシェル要素から共有節点に加わる力とモーメントを算出し、算出された力とモーメントとから評価応力を算出し、算出された評価応力と予め準備された疲労寿命線図とに基づいて疲労寿命を予測するので、共有節点に作用する力及びモーメントの計算精度が高まり、精度良く疲労寿命を予測することができる。 According to the fatigue life prediction method for a spot welded structure according to the present invention, a metal plate is modeled by a shell element and one weld nugget part is modeled by one beam element. Creation time can be shortened. Then, the force and moment applied to the shared node are calculated from a plurality of shell elements connected to the shared node where the shell element and the beam element are connected, the evaluation stress is calculated from the calculated force and moment, and the calculated evaluation is calculated. Since the fatigue life is predicted based on the stress and the fatigue life diagram prepared in advance, the calculation accuracy of the force and moment acting on the shared node is increased, and the fatigue life can be predicted with high accuracy.
次に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は、板厚が1.2mmの鋼板(金属板)で作製した、第1ハット断面部材A及び第2ハット断面部材BからなるT字形のスポット溶接構造体の有限要素解析モデルと荷重負荷条件について説明するための図である。図2は、図1に示す有限要素解析モデルのうちのある一つのスポット溶接部の拡大図である。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a finite element analysis model and load load of a T-shaped spot welded structure made of a steel plate (metal plate) having a thickness of 1.2 mm and made up of a first hat cross-section member A and a second hat cross-section member B. It is a figure for demonstrating conditions. FIG. 2 is an enlarged view of one spot welded portion of the finite element analysis model shown in FIG.
図1に示すように、板厚が1.2mmの鋼板(金属板)で作製した、第1ハット断面部材A及び第2ハット断面部材Bを複数箇所でスポット溶接(スポット溶接部2)してなるT字形のスポット溶接構造体1において、第2ハット断面部材Bの先端部に荷重1kNを引張と圧縮両方向に与える条件で有限要素法による構造解析を行った。
この構造解析においては、先ず、図2に示すように、スポット溶接部2において、溶接される2枚の鋼板をシェル要素3でモデル化すると共に、1つの溶接ナゲット部4をビーム要素5でモデル化する。ここで、シェル要素3とビーム要素5の両端は2つの共有節点6で接続され、各共有節点6には、4つのシェル要素31 ,32 ,33 ,34 が繋がっている。各シェル要素31 ,32 ,33 ,34 は、四角形要素である。
As shown in FIG. 1, the first hat cross-section member A and the second hat cross-section member B made of a steel plate (metal plate) having a plate thickness of 1.2 mm are spot-welded (spot welded portion 2) at a plurality of locations. In the T-shaped spot
In this structural analysis, first, as shown in FIG. 2, in the spot welded
そして、2つの共有節点6のそれぞれについて、4つのシェル要素31 ,32 ,33 ,34 から共有節点6に加わる力とモーメントを算出する。図3は、スポット溶接部2のモデル内の1つの共有節点6に4つのシェル要素31 ,32 ,33 ,34 から加わる力とモーメントを示している。図3(a)に示すように、各共有節点6には、4つのシェル要素31 ,32 ,33 ,34 からシェル要素面内の力fijが加わり、図3(b)に示すように、各共有節点6には、4つのシェル要素31 ,32 ,33 ,34 からシェル要素面に作用する曲げモーメントmijが加わり、図3(c)に示すように、各共有節点6には、4つのシェル要素31 ,32 ,33 ,34 からシェル要素面に対して垂直方向の応力fzjが加わる。
For each of the two shared
次いで、算出された力とモーメントとから評価応力を算出する。即ち、シェル要素面内の力fijとシェル要素面に作用する曲げモーメントmijとシェル要素面に対して垂直方向の応力fzjとから評価応力を算出する。この評価応力の算出に際しては、隣り合うシェル要素の力を足した値と隣り合うシェル要素のモーメントを足した値を用いる。即ち、隣り合うシェル要素面内の力fijを足した値と、隣り合うシェル要素面に作用する曲げモーメントmijを足した値と、隣り合うシェル要素面に対する垂直方向の応力fzjを足した値とを評価応力の算出に用いる。 Next, an evaluation stress is calculated from the calculated force and moment. That is, the evaluation stress is calculated from the force f ij in the shell element plane, the bending moment m ij acting on the shell element plane, and the stress f zj in the direction perpendicular to the shell element plane. In calculating this evaluation stress, a value obtained by adding the forces of the adjacent shell elements and a value obtained by adding the moments of the adjacent shell elements are used. That is, the value obtained by adding the force f ij in the adjacent shell element surface, the value obtained by adding the bending moment m ij acting on the adjacent shell element surface, and the vertical stress f zj on the adjacent shell element surface are added. The calculated value is used to calculate the evaluation stress.
隣り合うシェル要素面内の力fijを足した値から得られる膜応力は、次の(1)から(4)式に示すとおりである。
σ1 =σ(fx1+fx4)=2(fx1+fx4)・cosθ/(πdt)
0≦θ≦π/2、3π/2≦θ≦2π ・・・(1)
σ2 =σ(fx2+fx3)=2(fx2+fx3)・cosθ/(πdt)
π/2≦θ≦3π/2 ・・・(2)
σ3 =σ(fy1+fy2)=2(fy1+fy2)・sinθ/(πdt)
0≦θ≦π ・・・(3)
σ4 =σ(fy3+fy4)=2(fy3+fy4)・sinθ/(πdt)
π≦θ≦2π ・・・(4)
ここで、σ1 は隣り合う、シェル要素31 面のx軸方向に沿う力fx1とシェル要素34 面のx軸方向に沿う力fx4とを足した値から得られる膜応力、σ2 は隣り合う、シェル要素32 面のx軸方向に沿う力fx2とシェル要素33 面のx軸方向に沿う力fx3とを足した値から得られる膜応力、σ3 は隣り合う、シェル要素31 面のy軸方向に沿う力fy1とシェル要素32 面のy軸方向に沿う力fy2とを足した値から得られる膜応力、σ4 は隣り合う、シェル要素33 面のy軸方向に沿う力fy3とシェル要素34 面のy軸方向に沿う力fy4とを足した値から得られる膜応力、dは図2においてdで示されたナゲット径、tは板厚、θは図2においてθで示されたx軸からの角度である。
The film stress obtained from the value obtained by adding the forces f ij in the adjacent shell element planes is as shown in the following equations (1) to (4).
σ 1 = σ (f x1 + f x4 ) = 2 (f x1 + f x4 ) · cos θ / (πdt)
0 ≦ θ ≦ π / 2, 3π / 2 ≦ θ ≦ 2π (1)
σ 2 = σ (f x2 + f x3 ) = 2 (f x2 + f x3 ) · cos θ / (πdt)
π / 2 ≦ θ ≦ 3π / 2 (2)
σ 3 = σ (f y1 + f y2 ) = 2 (f y1 + f y2 ) · sin θ / (πdt)
0 ≦ θ ≦ π (3)
σ 4 = σ (f y3 + f y4 ) = 2 (f y3 + f y4 ) · sin θ / (πdt)
π ≦ θ ≦ 2π (4)
Here, sigma 1 is
また、隣り合うシェル要素面に作用する曲げモーメントmijを足した値から得られる曲げ応力は、次の(5)から(8)式に示すとおりである。
σ5 =σ(mx1+mx2)=1.872・2(mx1+mx2)・sinθ/(dt2 )
0≦θ≦π/2、3π/2≦θ≦2π ・・・(5)
σ6 =σ(mx3+mx4)=1.872・2(mx3+mx4)・sinθ/(dt2 )
π≦θ≦2π ・・・(6)
σ7 =σ(my1+my4)=1.872・2(my1+my4)・cosθ/(dt2 )
0≦θ≦π/2、3π/2≦θ≦2π ・・・(7)
σ8 =σ(my2+my3)=1.872・2(my2+my3)・cosθ/(dt2 )
π/2≦θ≦3π/2 ・・・(8)
ここで、σ5 は隣り合う、シェル要素31 面のx軸に関する曲げモーメントmx1とシェル要素32 面のx軸に関する曲げモーメントmx2とを足した値から得られる曲げ応力、σ6 は隣り合う、シェル要素33 面のx軸に関する曲げモーメントmx3とシェル要素34 面のx軸に関する曲げモーメントmx4とを足した値から得られる曲げ応力、σ7 は隣り合う、シェル要素31 面のy軸に関する曲げモーメントmy1とシェル要素34 面のy軸に関する曲げモーメントmy4とを足した値から得られる曲げ応力、σ8 は隣り合う、シェル要素32 面のy軸に関する曲げモーメントmy2とシェル要素33 面のy軸に関する曲げモーメントmy3とを足した値から得られる曲げ応力である。
The bending stress obtained from the value obtained by adding the bending moment m ij acting on the adjacent shell element surfaces is as shown in the following equations (5) to (8).
σ 5 = σ (m x1 + m x2 ) = 1.872.2 (m x1 + m x2 ) · sin θ / (dt 2 )
0 ≦ θ ≦ π / 2, 3π / 2 ≦ θ ≦ 2π (5)
σ 6 = σ (m x3 + m x4 ) = 1.8772 (m x3 + m x4 ) · sin θ / (dt 2 )
π ≦ θ ≦ 2π (6)
σ 7 = σ (m y1 + m y4) = 1.872 · 2 (m y1 + m y4) · cosθ / (dt 2)
0 ≦ θ ≦ π / 2, 3π / 2 ≦ θ ≦ 2π (7)
σ 8 = σ (m y2 + m y3) = 1.872 · 2 (m y2 + m y3) · cosθ / (dt 2)
π / 2 ≦ θ ≦ 3π / 2 (8)
Here, σ 5 is the bending stress obtained from the value obtained by adding the bending moment m x1 about the x axis of the
さらに、隣り合うシェル要素面に対する垂直方向の応力fzjを足した値から得られる曲げ応力は、次の(9)式のとおりである。
σ9 =σ(fz1+fz2+fz3+fz4)=1.744(fz1+fz2+fz3+fz4)/t2 ・・・(9)
ここで、σ9 は隣り合う、シェル要素31 面に対する垂直方向の応力fz1と、シェル要素32 面に対する垂直方向の応力fz2と、シェル要素33 面に対する垂直方向の応力fz3と、シェル要素34 面に対する垂直方向の応力fz4とを足した値から得られる曲げ応力である。
Furthermore, the bending stress obtained from the value obtained by adding the stress f zj in the vertical direction to the adjacent shell element surfaces is as shown in the following equation (9).
σ 9 = σ (f z1 + f z2 + f z3 + f z4 ) = 1.744 (f z1 + f z2 + f z3 + f z4 ) / t 2 (9)
Here, σ 9 is a stress f z1 in the vertical direction with respect to the
そして、評価応力σは、上記膜応力σ1 からσ4 、曲げ応力σ5 からσ9 の全てを足し合わせて算出される。即ち、
σ=σ1 +σ2 +σ3 +σ4 +σ5 +σ6 +σ7 +σ8 +σ9 ・・・(10)
そして、本実施形態に係るスポット溶接構造体の疲労寿命予測方法では、(10)式で算出された評価応力σと予め準備された疲労寿命線図(図示せず)とに基づいて疲労寿命を予測する。
The evaluation stress σ is calculated by adding all the film stresses σ 1 to σ 4 and bending stresses σ 5 to σ 9 . That is,
σ = σ 1 + σ 2 + σ 3 + σ 4 + σ 5 + σ 6 + σ 7 + σ 8 + σ 9 (10)
And in the fatigue life prediction method of the spot welded structure according to the present embodiment, the fatigue life is calculated based on the evaluation stress σ calculated by the equation (10) and a fatigue life diagram (not shown) prepared in advance. Predict.
以上一連の処理は、計算機にて行う。
ここで、図1に示すスポット溶接構造体1の有限要素解析モデルにおいて、第2ハット断面部材Bの先端部に荷重1kNを引張と圧縮両方向に与える条件で行った有限要素法による構造解析では、図4中濃く示した部分にて、第2ハット断面部材B側のスポット溶接部2での評価応力が高く、疲労破壊危険箇所と予測された。
More than the series of processes, it intends row at the computer.
Here, in the finite element analysis model of the spot welded
次に、図1で示すスポット溶接構造体1の有限要素解析モデルにおいて第2ハット断面部材Bの先端部に与える荷重範囲を表1で示す範囲で変えた疲労試験を行い、その場合の寿命を測定した。また、図1で示すスポット溶接構造体1の有限要素解析モデルにおいて第2ハット断面部材Bの先端部に与える荷重範囲を表1で示す範囲で変えた場合の寿命を本発明によって予測した。疲労試験結果と本発明による予測結果とを表1に示す。
Next, in the finite element analysis model of the spot welded
表1において、予測寿命は平均寿命と95%信頼区間の上下限で示した。また、図5に、表1に示す疲労試験結果及び予測結果を荷重範囲と寿命の関係で示す。図5においては、試験結果を●で示し、予測結果については平均寿命を実線で、95%信頼区間の上下限を破線で示す。 In Table 1, the predicted life is shown by the average life and the upper and lower limits of the 95% confidence interval. FIG. 5 shows the fatigue test results and prediction results shown in Table 1 in relation to the load range and life. In FIG. 5, the test results are indicated by ●, and the prediction results are indicated by the solid line for the average life and the upper and lower limits of the 95% confidence interval by the broken line.
表1及び図5を参照すると、試験結果と本発明による予測結果とはよく対応しており、本発明による疲労寿命の予測方法が有効であることが確認された。
なお、本発明による疲労寿命の予測方法と比較して、非特許文献1のRuppらが提案している方法で疲労評価を行った。図1に示すスポット溶接構造体1の有限要素解析モデルにおいて、第2ハット断面部材Bの先端部に荷重1kNを引張と圧縮両方向に与え、Ruppらが提案している方法でビーム要素から節点に加わる力とモーメントを求め、それらの力とモーメントとから評価応力を算出した。その結果を表2に示す。
Referring to Table 1 and FIG. 5, the test results and the prediction results according to the present invention corresponded well, and it was confirmed that the fatigue life prediction method according to the present invention is effective.
In addition, compared with the fatigue life prediction method according to the present invention, fatigue evaluation was performed by the method proposed by Rupp et al. In the finite element analysis model of the spot welded
表2に示すように、第1ハット断面部材A側のスポット溶接部での評価応力が高く、非特許文献1のRuppらが提案している方法では疲労破壊危険箇所と予測された。この結果は、試験で破壊が生じた第2ハット断面部材B側と異なっており、予測精度が十分でなかったことを示している。 As shown in Table 2, the evaluation stress at the spot welded portion on the first hat cross-section member A side is high, and the method proposed by Rupp et al. This result is different from the second hat cross-section member B side where the fracture occurred in the test, indicating that the prediction accuracy was not sufficient.
本発明の実施形態に係るスポット溶接構造体の疲労寿命予測方法によれば、鋼板をシェル要素3でモデル化すると共に、1つの溶接ナゲット部4を1本のビーム要素5でモデル化するため、有限要素解析モデルを作成する時間を短くすることができる。そして、シェル要素3とビーム要素5が接続する共有節点6に繋がっている複数のシェル要素31 、32 、33 、34 から共有節点6に加わる力とモーメントを算出し、算出された力とモーメントとから評価応力を算出し、算出された評価応力と予め準備された疲労寿命線図とに基づいて疲労寿命を予測するので、共有節点6に作用する力及びモーメントの計算精度が高まり、精度良く疲労寿命を予測することができる。
According to the fatigue life prediction method for a spot welded structure according to the embodiment of the present invention, the steel plate is modeled by the
1 スポット溶接構造体
2 スポット溶接部
3 シェル要素
31 ,32 ,33 ,34 シェル要素
4 溶接ナゲット部
5 ビーム要素
6 共有節点
A 第1ハット断面部材
B 第2ハット断面部材
DESCRIPTION OF
Claims (1)
計算機によって、前記金属板をシェル要素でモデル化すると共に、1つの溶接ナゲット部を1本のビーム要素でモデル化する第1ステップであって、前記シェル要素と前記ビーム要素が接続する共有節点に繋がっている複数のシェル要素の各々が四角形要素であると共に、そのシェル要素の数が4つである第1ステップと、
計算機によって、前記第1ステップでモデル化されたモデルに有限要素法を適用して、前記シェル要素と前記ビーム要素が接続する共有節点に繋がっている複数のシェル要素から前記共有節点に加わる力とモーメントを算出する第2ステップと、
計算機によって、前記第2ステップで算出された力とモーメントとから、隣り合うシェル要素の力を足した値と隣り合うシェル要素のモーメントを足した値を用いて評価応力を算出する第3ステップと、
計算機によって、前記第3ステップで算出された評価応力と予め準備された疲労寿命線図とに基づいて疲労寿命を予測する第4ステップとからなることを特徴とするスポット溶接構造体の疲労寿命予測方法。 A method of predicting the fatigue life of a spot welded structure in which a plurality of metal plates are spot welded at a plurality of locations by a computer ,
The first step of modeling the metal plate with a shell element and modeling one weld nugget part with one beam element by a computer, and at a shared node where the shell element and the beam element are connected A first step in which each of the connected shell elements is a quadrilateral element and the number of the shell elements is four ;
Applying a finite element method to the model modeled in the first step by a computer, a force applied to the shared node from a plurality of shell elements connected to the shared node to which the shell element and the beam element are connected; A second step of calculating moments;
A third step of calculating an evaluation stress using a value obtained by adding a force of an adjacent shell element and a value of an adjacent shell element from the force and moment calculated in the second step by a computer; and ,
Fatigue life prediction of a spot welded structure comprising a fourth step of predicting a fatigue life based on the evaluation stress calculated in the third step and a fatigue life diagram prepared in advance by a computer Method.
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