Experimental characterisation of multi-sheet, multi-material spot-welded assemblies under pure and combined I/II loading conditions

Rim Chtourou (1, 2) , Fahmi Chaari (1) , Grégory Haugou (1) , Nicolas Leconte (1) , Eric Markiewicz (1) , Bassem Zouari (2)

1 LAMIH - Laboratoire d'Automatique, de Mécanique et d'Informatique industrielles et Humaines - UMR 8201
2 LA2MP - Laboratoire de recherche de Mécanique, Modélisation et Production

Resistance spot welding (RSW) of multiple sheets (more than two) and combining multiple materials (i.e. different steel grades) are increasingly employed with the growing demand of safety and lightweight vehicle structures. Despite that, the mechanical strength and rupture of such a new generation of RSW under multi-axial loading is not yet sufficiently studied. In this work it is proposed to study the mechanical strength and the failure of multi-sheet multi-steel grade spot-welded assemblies under pure and mixed loading conditions. An advanced experimental device has been developed, based on the Arcan test principle. The experimental study allows to characterize the mechanical strength and to understand failure mechanisms by varying the loading angle α. The effect of the nugget size was also investigated by testing three sets of assemblies with different nugget sizes.

Une nouvelle génération d’assemblages trois tôles multi-matériaux soudés par point a été récemment introduite dans la conception de la caisse en blanc des véhicules automobiles, pour améliorer la sécurité et contribuer également à l’allégement structural. Malgré l’utilisation croissante de ces assemblages, leur comportement mécanique n’a pas encore été suffisamment étudié, notamment sous sollicitations multi-axiales. Dans ce contexte, ce papier propose une caractérisation expérimentale du comportement mécanique et de la rupture d’un assemblage trois tôles multi-matériaux soudé par point par résistance. L’assemblage étudié est constitué de deux tôles en acier Usibor 22MnB5 à très haute résistance et une tôle en acier doux DX54D. Un montage spécifique de type Arcan a été développé pour solliciter l’assemblage en chargements pûrs et combinés. Cinq angles de chargement ont été testés. Les résultats obtenus ont montré la grande influence de l’angle de chargement sur le comportement mécanique et le mode de rupture de l’assemblage soudé. L’effet de la qualité du noyau a été également mis en évidence en testant des assemblages possédant différentes tailles de noyau.

Mots clés: nugget size; failure; Arcan tests; experimental characterisation; multi-sheet multi-steel grade assembly; Spot weld

Domaines: Mécanique [physics]

Rim Chtourou, Fahmi Chaari, Grégory Haugou, Nicolas Leconte, Eric Markiewicz, et al.. Experimental characterisation of multi-sheet, multi-material spot-welded assemblies under pure and combined I/II loading conditions. CFM 2017 - 23ème Congrès Français de Mécanique, Aug 2017, Lille, France. ⟨hal-03465311⟩