【摘要】：隨著我國加大在基建、工業(yè)等領(lǐng)域的投入,機(jī)械行業(yè)已然到了關(guān)鍵期,需要配套大量的重型設(shè)備。傳統(tǒng)的齒輪坯料都是采用鑄造成型,若超大型齒輪仍然采用鑄造工藝生產(chǎn),將會(huì)產(chǎn)生巨大的制造成本。如今可以使用焊接的方法制造出更高質(zhì)量的超大型齒輪,不僅能夠節(jié)省材料和制造成本,還能提高生產(chǎn)效率。由于齒輪材質(zhì)均為合金鋼,可焊性差,焊接后需進(jìn)行高溫退火,若沒有很好的焊接工藝控制,極易產(chǎn)生裂紋。本文從熱/彈塑性理論著手,利用ANSYS軟件對(duì)超大齒輪的焊接進(jìn)行溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)三維數(shù)值仿真,用來分析焊件的溫度場(chǎng)、焊接過程應(yīng)力場(chǎng)的變化及焊后冷卻產(chǎn)生的殘余應(yīng)力,并且比較了不同焊前預(yù)熱溫度和焊接速度對(duì)它們的影響。本文主要做了如下幾個(gè)方面的研究工作:1.建立了超大型齒輪的焊接溫度場(chǎng)和焊接應(yīng)力變場(chǎng)三維移動(dòng)熱源有限元分析模型。要兼顧計(jì)算精度與計(jì)算速度,在對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分時(shí),離焊縫區(qū)比較近的位置采用精密尺寸,在相對(duì)較遠(yuǎn)的位置選擇粗略的尺寸。再劃定恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間子步,利用ANSYS APDL語言進(jìn)行編程,完成“單元生死”和移動(dòng)熱源模擬焊接熔敷的過程。2.本文在模擬計(jì)算時(shí),采用的是間接法,只考慮溫度場(chǎng)對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的單向耦合作用。即先計(jì)算溫度場(chǎng),再進(jìn)行焊接應(yīng)力場(chǎng)的計(jì)算。這樣可以節(jié)省大量的時(shí)間,使計(jì)算過程較為合理、高效。3.通過模擬結(jié)果對(duì)不同時(shí)刻的焊接溫度場(chǎng)分布情況以及不同點(diǎn)的熱循環(huán)曲線進(jìn)行分析,比較了不同焊前預(yù)熱溫度和焊接速度下的溫度場(chǎng)分布及特定點(diǎn)的熱循環(huán)。得出焊前預(yù)熱溫度和焊接速度對(duì)焊接接頭及熱影響區(qū)的影響規(guī)律,為焊接工藝改進(jìn)提供了重要的依據(jù)。4.對(duì)超大齒輪的焊接應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)模擬時(shí),得到不同類型的應(yīng)力在整個(gè)齒輪構(gòu)件內(nèi)部以及三大主方向(軸向、徑向和周向)的分布情況,可以查看焊接過程任何時(shí)刻的云圖。
【圖文】：

[28]。它們之間的相互關(guān)系如圖 2-1 所示。圖 2-1 焊接材料不同屬性之間的強(qiáng)弱關(guān)系圖 2-1 中著重突出的是相變行為的作用，并列舉出在有限元分析中需要的一些參量。在對(duì)焊件進(jìn)行熱力學(xué)分析時(shí)，將會(huì)重點(diǎn)關(guān)注溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和顯微組織之間相互作用，其余因素將作弱化考慮[29]。因此圖 2-1 可簡化為圖 2-2。2.3 焊接有限元模型的簡化

圖 2-2 焊接主要模塊之間的強(qiáng)弱關(guān)系圖 2-2 可直觀的看出，對(duì)焊接應(yīng)力應(yīng)變有較大作用的因素是溫度場(chǎng)織，而反過來的作用很微弱，它們之間的關(guān)系是不對(duì)等的，在進(jìn)行時(shí)，只會(huì)進(jìn)行單向耦合作用，僅作溫度場(chǎng)對(duì)應(yīng)力場(chǎng)的單向作用，而。在實(shí)際的焊接仿真中也是這么做的，，本課題只分析焊接溫度場(chǎng)對(duì)單向作用[30]。輪三維模型的建立輪幾何模型的建立文的 JH36-400 機(jī)壓機(jī)重載雙聯(lián)齒輪的實(shí)際三維裝配體如圖 2-3，其主要物理參數(shù)，見表 2-1。
【學(xué)位授予單位】：安徽建筑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH132.41;TG44

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2633357