超大薄壁結(jié)構(gòu)由于重量輕、強度高等優(yōu)點廣泛應(yīng)用于航天產(chǎn)品中,如火箭的貯箱結(jié)構(gòu)。制造過程中各零件之間通常采用焊接工藝進行連接,由于超大薄壁結(jié)構(gòu)剛性小,易變形的特性,結(jié)構(gòu)焊接變形與殘余應(yīng)力造成裝配過程中出現(xiàn)錯邊、間隙等尺寸偏差,嚴(yán)重影響裝配后整體結(jié)構(gòu)的幾何精度與制造質(zhì)量。隨著結(jié)構(gòu)尺寸增大,結(jié)構(gòu)剛度的下降加劇幾何非線性對結(jié)構(gòu)翹曲變形的影響。由于焊接過程中熱-力耦合作用,超大薄壁結(jié)構(gòu)的殘余變形與應(yīng)力具有高度非線性大梯度特征,變形過程難以解析表達,導(dǎo)致焊接變形難以準(zhǔn)確、高效地預(yù)測。針對超大薄壁結(jié)構(gòu)的焊接變形問題,考慮材料和幾何非線性的影響,對焊接變形進行準(zhǔn)確、高效地預(yù)測;建立焊接數(shù)值計算模型,研究超大薄壁結(jié)構(gòu)TIG焊接變形規(guī)律,建立結(jié)構(gòu)幾何形狀參數(shù)和焊接工藝參數(shù)因素與焊接變形的關(guān)聯(lián)關(guān)系;對3.35m直徑火箭貯箱整體焊接裝配過程進行數(shù)值計算和焊后幾何質(zhì)量評估,為火箭貯箱焊接裝配數(shù)值模擬提供理論基礎(chǔ)和指導(dǎo)。主要內(nèi)容包括以下幾個部分:（1）超大薄壁結(jié)構(gòu)非線性焊接變形準(zhǔn)確預(yù)測方法基于三維應(yīng)力映射方法建立焊接變形準(zhǔn)確預(yù)測模型,根據(jù)局部模型的焊接應(yīng)力計算結(jié)果將應(yīng)力分量映射到整體模型,分別通過區(qū)域劃分和子結(jié)構(gòu)法... 

【文章來源】：上海交通大學(xué)上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

論文主題內(nèi)容與結(jié)構(gòu)框架

圖 3-1 局部模型幾何建模Fig. 3-1 Geometrical modeling of small sized model型焊縫結(jié)構(gòu)兩側(cè)大部分區(qū)域在實際焊接過程中不發(fā)生熱彈塑將局部模型兩側(cè)的區(qū)域視為彈性區(qū)域，設(shè)置為子結(jié)構(gòu)，區(qū)域持對局部模型的彈性幾何約束。以直板模型為例，如圖 3-2 為 1000mm×100mm×2mm，僅保留其中一側(cè)與局部模型接觸到子結(jié)構(gòu)為彈性結(jié)構(gòu)，在焊接過程的計算中僅發(fā)生彈性變形點的三維實體縮減積分單元 C3D8R，網(wǎng)格尺寸大小為 50mm網(wǎng)格。

圖 3-1 局部模型幾何建模Fig. 3-1 Geometrical modeling of small sized model考慮模型焊縫結(jié)構(gòu)兩側(cè)大部分區(qū)域在實際焊接過程中不發(fā)生熱彈塑性變形，數(shù)值模擬時將局部模型兩側(cè)的區(qū)域視為彈性區(qū)域，設(shè)置為子結(jié)構(gòu)，區(qū)域內(nèi)進行剛度凝聚以保持對局部模型的彈性幾何約束。以直板模型為例，如圖 3-2 所示，子結(jié)構(gòu)的尺寸為 1000mm×100mm×2mm，僅保留其中一側(cè)與局部模型接觸區(qū)域的自由度�？紤]到子結(jié)構(gòu)為彈性結(jié)構(gòu)，在焊接過程的計算中僅發(fā)生彈性變形，網(wǎng)格類型選用 8 節(jié)點的三維實體縮減積分單元 C3D8R，網(wǎng)格尺寸大小為 50mm，厚度方向劃分單層網(wǎng)格。


本文編號：3533975