Éléments-finis étendus pour la modélisation des structures soudées par points

Extended finite-elements for spot-welded structures simulation

¹ Direction de la Recherche et de l'Innovation Automobile, Peugeot Citroën Automobiles, Route de Gisy, 78943 Vélizy-Villacoublay, France
² Laboratoire de Mécanique des Solides, École Polytechnique, 91128 Palaiseau, France
³ École Polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex, France

Auteur de correspondance : pierre.burry@gmail.com

Reçu : 25 Mai 2007
Accepté : 24 Janvier 2008

Résumé

Cet article présente un élément de coque bilinéaire enrichi, adapté à la modélisation des tôles soudées par points de soudure électrique, et implémenté sous Abaqus. L'élément de base est un élément de Simo-Rifaï en petits déplacements et en élasticité linéaire. La modélisation proposée des points de soudure s'inspire des méthodes de modélisation d'inclusion dans un milieu infini par éléments-finis étendus. Le point de soudure est considéré comme quasi ponctuel dans le milieu continu 2D de la tôle ; les fonctions d'enrichissement de l'espace d'approximation des déplacements représentent les modes de déformation locaux des tôles autour des points de soudure, et permettent de représenter correctement les déformées de tôles assemblées sans avoir à mailler les points de soudure. Des exemples démontrent la possibilité de calculer des assemblages de tôles maillées indépendamment.

Abstract

This paper presents an enriched bilinear quadrilateral thin shell element for spot welded structures modelling. This element is implemented as an Abaqus user element. The base element is a Simo-Rifaïquadrilateral. The present treatment of spot welds is inspired from the inclusion problem treatment in the extended finite element framework. Each spot weld is considered as a point detail in the steel sheet 2D continuous medium; the enrichment functions to the displacement approximation space are chosen to represent accurately the local deformation modes near the spot weld, and give an acceptable representation of the deformed assembled steel sheets without requiring an explicit meshing of spot welds. Numerical examples demonstrate the method capability to model spot welded structures from independently obtained steel sheets meshes.