本文關(guān)鍵詞：汽車橫梁焊接變形預(yù)測與調(diào)控的研究

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【摘要】：隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,大型焊接結(jié)構(gòu)的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣,而焊后變形在其生產(chǎn)制造中難以避免。對于大型焊接結(jié)構(gòu),焊后變形不但影響結(jié)構(gòu)尺寸、降低裝配精度,還降低結(jié)構(gòu)的承載能力,因此需要花費(fèi)大量的精力矯正變形,增加制造成本。因此預(yù)測并控制大型焊接結(jié)構(gòu)的焊接變形的研究顯得尤為重要。本文以汽車橫梁為例,采用“局部-整體”映射有限元法預(yù)測其焊接變形。利用SYSWELD軟件計算了多個局部模型,利用Pam-assembly軟件預(yù)測整體焊接變形,計算中3D和2D單元的混合使用保證了計算精度與效率的平衡。結(jié)果表明,“局部-整體”映射有限元法可以準(zhǔn)確預(yù)測焊后變形。分析了不同焊接順序?qū)附幼冃蔚挠绊?確定了從中間向兩側(cè)對稱焊接的最優(yōu)焊接順序,為企業(yè)自動化生產(chǎn)提供量化依據(jù)。本文采用隨焊激冷方法來控制焊接變形,采用吸熱的高斯熱源模型作為冷源模型,從實驗和計算模擬兩方面研究其控制焊接變形的機(jī)理。相對于常規(guī)焊接,由于冷源的急冷作用溫度場產(chǎn)生明顯畸變,在冷源作用部位形成溫度低谷,產(chǎn)生明顯的“馬鞍形”溫度場；高溫金屬的急冷收縮對周圍金屬產(chǎn)生拉伸作用,壓縮塑性應(yīng)變降低,殘余應(yīng)力減小,宏觀表現(xiàn)為撓曲變形減小,由原來最大3.8mm降為1.0mm,降低了74%。對熱源與冷源中心的激冷距離和冷源激冷功率對焊接變形的影響進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明,激冷距離越小,溫度場畸變越嚴(yán)重,縱向殘余應(yīng)力越小,控制焊接變形的效果越明顯；距離太小,不符合實際工程情況,可采用“等溫線法”選取合適的取值范圍；隨激冷功率的增加,所達(dá)最低溫度越小,縱向殘余應(yīng)力越小,控制焊接變形效果越明顯。進(jìn)行隨焊激冷實驗,實驗結(jié)果與計算結(jié)果基本一致,隨水流量增加,焊接變形先變小后基本保持不變。將隨焊激冷方法應(yīng)用于本文汽車橫梁的焊接數(shù)值模擬過程中,利用“等溫線法”確定冷源位置,利用“比例系數(shù)法”選取合適的冷源功率,計算隨焊激冷對橫梁焊接變形的控制。結(jié)果表明,隨焊激冷方法可控制汽車橫梁的焊接變形,為隨焊激冷的實際應(yīng)用奠定理論基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：焊接變形 有限元法 SYSWELD 隨焊激冷 溫度場
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：U466;TG404
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究背景和意義13-14
• 1.2 大型焊接結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真的研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 數(shù)值仿真方法14-16
• 1.2.2 大型焊接結(jié)構(gòu)數(shù)值仿真進(jìn)展16-17
• 1.3 焊接變形的控制方法17-19
• 1.4 本文的研究內(nèi)容19-21
• 第2章 焊接有限元相關(guān)軟件21-33
• 2.1 SYSWELD軟件介紹21
• 2.2 SYSWELD整體解決方案21-22
• 2.3 本文進(jìn)行數(shù)值仿真的主要步驟22-27
• 2.3.1 網(wǎng)格劃分23-24
• 2.3.2 熱源校核24
• 2.3.3 焊接向?qū)гO(shè)置24-25
• 2.3.4 邊界條件的設(shè)定25
• 2.3.5 后處理25
• 2.3.6 局部模型的提取25-26
• 2.3.7 整體模型的計算26-27
• 2.4 局部模型建立27-29
• 2.4.1 局部模型網(wǎng)格劃分27-28
• 2.4.2 熱源模型28-29
• 2.5 整體模型建立29-31
• 2.6 本章小結(jié)31-33
• 第3章 汽車橫梁焊接變形的預(yù)測33-49
• 3.1 焊接工藝33-34
• 3.2 局部模型的溫度場計算結(jié)果分析34-38
• 3.3 局部模型的應(yīng)力場計算結(jié)果分析38-42
• 3.4 整體變形的預(yù)測42-46
• 3.4.1 “宏單元”提取42-43
• 3.4.2 整體模型焊接變形的預(yù)測43-46
• 3.5 焊接順序?qū)附幼冃蔚挠绊?/span>46-48
• 3.6 本章小結(jié)48-49
• 第4章 隨焊激冷方法控制焊接變形的研究49-71
• 4.1 隨焊激冷焊接方法49-51
• 4.2 隨焊激冷模型51-54
• 4.2.1 計算模型51-52
• 4.2.2 熱源模型校核52-53
• 4.2.3 冷源模型53-54
• 4.3 隨焊激冷方法焊接溫度場的計算結(jié)果與分析54-59
• 4.4 隨焊激冷焊接應(yīng)力場的計算結(jié)果與分析59-60
• 4.5 霧化噴嘴與焊槍中心的激冷距離對變形的影響60-64
• 4.5.1 激冷距離對焊接溫度場的影響60-63
• 4.5.2 激冷距離對焊接應(yīng)力場的影響63
• 4.5.3 激冷距離對變形的影響63-64
• 4.6 水流量對焊接變形的影響64-66
• 4.7 焊接試驗及結(jié)果分析66-69
• 4.8 本章小結(jié)69-71
• 第五章 隨焊激冷在汽車橫梁焊接模擬中的應(yīng)用71-77
• 5.1 激冷距離的選取71-72
• 5.2 激冷功率的選取72
• 5.3 隨焊激冷對汽車橫梁焊接變形的影響72-75
• 5.4 本章小結(jié)75-77
• 第6章 結(jié)論和展望77-79
• 6.1 結(jié)論77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻(xiàn)79-85
• 致謝85-86
• 附件86

【共引文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 屠勝立;張憲;;膜式水冷壁焊接變形熱彈塑性有限元分析[J];輕工機(jī)械;2011年05期

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3 李婭娜;謝素明;李曉峰;兆文忠;;集裝箱平車中梁焊接變形的數(shù)值仿真[J];鐵道學(xué)報;2010年05期

4 黃道業(yè);;高強(qiáng)度鋼T型接頭焊接變形固有應(yīng)變數(shù)值模擬[J];熱加工工藝;2013年11期

5 闞玉艷;彭林法;來新民;倪軍;;超薄不銹鋼板激光焊接局部變形預(yù)測研究[J];熱加工工藝;2014年17期

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本文編號：607940