本文關(guān)鍵詞：工程車車架焊接變形預(yù)測與控制

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【摘要】：工程車車架的生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用焊接技術(shù),T形接頭大量運(yùn)用于制造的各個工序。在焊接過程中,焊接構(gòu)件因受熱不均勻產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和變形。焊接殘余應(yīng)力和變形直接影響了焊接產(chǎn)品的制造質(zhì)量和使用安全性,如何準(zhǔn)確預(yù)測和控制焊接殘余應(yīng)力與變形是工程車輛工廠生產(chǎn)中迫切需要解決的問題。本文針對工程車車架的T形接頭和整體結(jié)構(gòu),利用焊接仿真專用軟件SYSWELD、Pam-Assembly,采用數(shù)值模擬方法,分析得到其焊接殘余應(yīng)力與變形的分布和變化規(guī)律,縮短了生產(chǎn)周期,為進(jìn)一步優(yōu)化焊接工藝和深入了解焊接原理提供科學(xué)依據(jù)。本文的主要研究內(nèi)容：首先,了解國內(nèi)外的焊接殘余應(yīng)力與變形的數(shù)值模擬現(xiàn)狀,分析焊接殘余應(yīng)力與變形產(chǎn)生的原因,對焊接數(shù)值仿真的基本理論進(jìn)行研究,包括焊接傳熱學(xué)、焊接熱彈塑性理論,并對焊接熱源的模型概念、分類和各自優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)分析。其次,針對工程車輛中常見的T形接頭焊接結(jié)構(gòu),采用熱彈塑性有限元方法對其焊接過程進(jìn)行數(shù)值仿真。以厚度20mm的Q345B鋼板T形焊接接頭為例,首先利用雙橢球熱源模型進(jìn)行熱源校核,進(jìn)行焊接過程溫度場與應(yīng)力場的仿真,重點(diǎn)研究了焊接溫度場動態(tài)過程和殘余應(yīng)力應(yīng)變分布,并分析了不同焊接順序下T形接頭殘余應(yīng)力和變形。最后,針對工程車輛中大型復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)特點(diǎn),采用“局部—整體”映射有限元法預(yù)測焊接變形。以工程車車架為研究對象,從局部模型提取局部的宏單元,利用Pam-Assembly軟件將宏單元映射到車架的整體結(jié)構(gòu),從而得到車架的整體焊接變形。仿真模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果進(jìn)行了比較,其一致性證明仿真模型的正確性。同時,研究了焊接順序?qū)ψ冃蔚挠绊?快速解決了大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)焊接變形問題。
【關(guān)鍵詞】：焊接變形 T形接頭 “局部-整體”映射法
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG404
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 緒論8-18
• 1.1 課題研究的目的及意義8-9
• 1.2 焊接模擬研究現(xiàn)狀分析9-14
• 1.2.1 研究方法9-12
• 1.2.2 焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬的難點(diǎn)12-14
• 1.3 焊接變形控制方法14-16
• 1.4 工程車的大型結(jié)構(gòu)件焊接及數(shù)值仿真的必要性16-17
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容17
• 本章小結(jié)17-18
• 第二章 焊接數(shù)值仿真原理18-31
• 2.1 焊接傳熱學(xué)有限元分析基本理論18-22
• 2.2 焊接熱彈塑性有限元理論22-24
• 2.2.1 應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系22-23
• 2.2.2 平衡方程23-24
• 2.2.3 求解過程24
• 2.3 熱源模型24-28
• 2.4 SYSWELD和Pam-Assembly介紹28-30
• 本章小結(jié)30-31
• 第三章 T形接頭焊接數(shù)值模擬31-44
• 3.1 T形接頭有限元模型31-35
• 3.1.1 T形接頭網(wǎng)格模型31
• 3.1.2 材料屬性的定義31-32
• 3.1.3 焊接過程熱源的加載32-34
• 3.1.4 焊縫填充材料的建模34-35
• 3.1.5 邊界條件及求解35
• 3.2 焊接過程溫度模擬結(jié)果35-39
• 3.2.1 焊接溫度場35-37
• 3.2.2 焊接溫度循環(huán)曲線37-39
• 3.3 焊接過程應(yīng)力模擬結(jié)果39-41
• 3.3.1 焊接過程動態(tài)應(yīng)力結(jié)果分析39-40
• 3.3.2 焊接殘余應(yīng)力計算結(jié)果及分析40-41
• 3.4 T形接頭單層焊接順序優(yōu)化41-42
• 3.4.1 單層雙面焊接順序設(shè)置41-42
• 3.4.2 T形接頭焊接順序優(yōu)化模擬結(jié)果42
• 本章小節(jié)42-44
• 第四章 工程車車架焊接變形數(shù)值模擬研究44-64
• 4.1 “局部—整體”映射有限元方法44-47
• 4.1.1 基本原理44
• 4.1.2 宏單元技術(shù)44-46
• 4.1.3 “局部—整體”映射有限元法數(shù)值模擬步驟46-47
• 4.2 工程車車架仿真模型47-52
• 4.2.1 車架整體有限元網(wǎng)格模型47-49
• 4.2.2 焊接順序及工藝參數(shù)49-50
• 4.2.3 熱源校核50-52
• 4.3 基于“局部—整體”映射有限元法的焊接變形計算52-63
• 4.3.1 局部模型計算52-55
• 4.3.2 工程車車架整體模型變形計算55-59
• 4.3.3 工程車車架焊接變形實(shí)驗(yàn)測量59-61
• 4.3.4 工程車車架焊接變形控制研究61-63
• 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論與展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69-70
• 作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄70-71

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本文編號：655415