【摘要】：高速列車車體由鋁合金型材焊接而成,由于材料特性原因,焊接變形明顯,其中側(cè)墻為結(jié)構(gòu)和工藝最為復(fù)雜的部件,由5塊中空鋁合金型材焊接而成,焊接工藝參數(shù),夾具定位參數(shù)、焊接順序參數(shù)等都會(huì)對(duì)焊接變形產(chǎn)生重要影響,導(dǎo)致焊接變形控制困難,當(dāng)前研究并不能完全解決該問(wèn)題。因此為了解決鋁合金車體焊接變形機(jī)理問(wèn)題,本文以高速列車車體側(cè)墻焊接為研究對(duì)象,分別通過(guò)夾具定位和焊接順序參數(shù)分析,得到了側(cè)墻焊接殘余應(yīng)力和變形的夾具定位與焊接順序影響機(jī)理。研究?jī)?nèi)容主要有以下3個(gè)方面:1)建立了最大殘余應(yīng)力和變形的夾具定位參數(shù)模型。首先通過(guò)側(cè)墻夾具布置方式,確定了研究對(duì)象為部分側(cè)墻,在ANSYS中應(yīng)用高斯熱源進(jìn)行仿真并與實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比。然后使用ANSYS對(duì)現(xiàn)有條件下側(cè)墻焊接過(guò)程進(jìn)行了模擬,建立了焊接殘余應(yīng)力和變形分析模型,最后通過(guò)改變夾具約束距離,建立了最大殘余應(yīng)力和變形的夾具定位參數(shù)模型。焊接變形隨著夾具約束距離減小而減小,但是并不是無(wú)限制的,最佳夾具約束距離為1.8m。2)得到了焊接殘余應(yīng)力和變形與焊接順序之間的關(guān)系特性。首先通過(guò)對(duì)焊接順序問(wèn)題進(jìn)行分解,從焊縫區(qū)域、焊縫外區(qū)域、單條焊縫焊接順序3個(gè)方面研究了最大殘余應(yīng)力和變形與焊接順序之間的關(guān)系,然后通過(guò)對(duì)兩條焊縫之間的相互影響分析,簡(jiǎn)化了焊接順序問(wèn)題的研究。得到結(jié)論:近縫區(qū)只受自身焊接影響,遠(yuǎn)離焊縫區(qū)域只受相鄰焊縫影響,從左到右的焊接方向變形最小。3)進(jìn)行了夾具定位參數(shù)和焊接順序參數(shù)優(yōu)化。首先分析了焊接變形大小受夾具縱向參數(shù)的影響關(guān)系,不同夾具約束方式,焊接變形變化較大。然后分析了焊接變形大小受夾具橫向參數(shù)的影響關(guān)系,橫向約束位置在板中部時(shí)焊接變形最小,并且更加規(guī)整。最后應(yīng)用得到的焊接順序結(jié)果,進(jìn)行了焊接順序優(yōu)化,焊接順序優(yōu)化結(jié)果表明單向交叉焊接結(jié)果更優(yōu)。
【圖文】：

率高、密度小的特點(diǎn)，因此在焊接過(guò)程中焊接熱量傳導(dǎo)速度高，會(huì)產(chǎn)生變形，其焊接質(zhì)量直接影響到列車行駛的高速性和安全性。為了消除由的變形尺寸，焊后往往需要進(jìn)行額外的火焰調(diào)修工作。調(diào)修雖然可以在上保證尺寸裝配性，但同時(shí)也增加了額外的工作量，使得效率降低，并調(diào)修會(huì)對(duì)車體部件間焊縫強(qiáng)度造成一定程度的損傷，影響車體焊后服役此，需要研究車體焊接變形影響機(jī)制，建立其控制方法，從而減小焊接少甚至取消調(diào)修工藝。逡逑合金車體焊接是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，其中，側(cè)墻為鋁合金車體中結(jié)構(gòu)和焊接部件，由四種擠壓成形的狹長(zhǎng)薄板零件和多塊窗間板焊接而成。焊接部２０米以上，內(nèi)外兩側(cè)各有四條焊縫，每隔一段距離布置一套夾具，其夾數(shù)、焊接順序參數(shù)等都影響著焊接變形，導(dǎo)致焊接變形控制更加困難。薄板裝配偏差分析方法還難以有效解決大型復(fù)雜截面結(jié)構(gòu)的焊接變形重制約著鋁合金車體工藝參數(shù)設(shè)計(jì)及焊接變形溯源。逡逑

圖１－３側(cè)墻間連接方式逡逑（３）由于側(cè)墻是由２０多米的型材焊接而成，每隔２米左右距離布置一套逡逑夾具，共布置了十幾套夾具，其過(guò)定位的定位方式必然會(huì)對(duì)焊接結(jié)果產(chǎn)生影響。逡逑（４）焊縫數(shù)目較多，每條焊縫可以有從左到右，從右到左，從中間到兩邊，逡逑從兩邊到中間四種焊接方向。再加上焊接方向與焊縫之間的不同焊接順序相互耦逡逑合，，使得焊接順序問(wèn)題更加復(fù)雜。逡逑以上問(wèn)題相互耦合，互相影響，導(dǎo)致焊接變形控制更為困難，嚴(yán)重制約鋁合逡逑金車體結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)設(shè)計(jì)和對(duì)焊接變形進(jìn)行追根溯源。逡逑出于簡(jiǎn)化問(wèn)題的考慮，本文對(duì)單面四條焊縫的焊接過(guò)程進(jìn)行了分析。主要研逡逑究夾具定位參數(shù)和焊接順序參數(shù)的影響。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文進(jìn)行了三個(gè)方面的逡逑研究：逡逑５逡逑
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U270.6;TG404

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2598679