本文關(guān)鍵詞：自卸車廂體焊接變形的數(shù)值模擬與優(yōu)化

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【摘要】：自卸車是一種重要的工程運輸工具。良好焊接工藝下的自卸車車廂不僅有足夠的強度承載重物,并且在組裝過程中不會出現(xiàn)因焊接變形過大而造成無法完成的情況。良好的焊接工藝還可以減少自卸車車廂在使用中的斷裂甚至報廢情況。本文針對常用的工程自卸車進行分析,并以焊接變形影響最大的車廂側(cè)廂板作為研究對象。焊接過程是一個涉及到多學(xué)科的復(fù)雜變化,在實際的生產(chǎn)中會產(chǎn)生各種不可預(yù)測的變形。由于側(cè)廂與焊縫尺寸很大,計算量也就十分龐大,對整個車廂的焊接分析以現(xiàn)有的計算機水平還不能滿足計算要求。因此本文選取車廂上兩處較為有代表性的位置,即槽鋼與鋼板焊接位置和橫豎槽鋼焊接交匯處位置進行數(shù)值模擬分析,利用ANSYS軟件的熱-結(jié)構(gòu)耦合分析得到由焊接熱產(chǎn)生的變形。主要做了如下的研究工作:首先分別對兩處焊接位置進行三維建模,運用ANSYS對焊接的溫度場進行模擬分析,經(jīng)過不斷的調(diào)整與完善,得到與實際焊接過程相吻合的數(shù)值模擬結(jié)果。在溫度分析的基礎(chǔ)上進行了結(jié)構(gòu)分析,對工件施加約束得到由于焊接熱產(chǎn)生的變形與應(yīng)力應(yīng)變的分布情況,從而得到變形較大位置;其次,在上述焊接變形結(jié)果的基礎(chǔ)上,對槽鋼與鋼板焊接處選擇不同的焊接約束,進行分析對比,得到減小變形的最佳工藝優(yōu)化方案,對橫豎槽鋼焊接交匯處的變形,在工藝上改進了焊接順序,在結(jié)構(gòu)上提出了焊接“預(yù)凹變形”的方案;最后,在模擬分析的基礎(chǔ)上,對提出的優(yōu)化方案進行了實際應(yīng)用。通過對比,本文提出的優(yōu)化方案對車廂廂板的焊接變形得到了較為有效的控制,使得車廂生產(chǎn)的整體質(zhì)量與外觀效果均獲得了明顯的提升。
【關(guān)鍵詞】：車廂焊接 有限元 變形 數(shù)值模擬 預(yù)凹變形
【學(xué)位授予單位】：中原工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1. 緒論10-14
• 1.1 選題背景和意義10
• 1.2 自卸車車廂國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 焊接變形數(shù)值分析研究現(xiàn)狀11-12
• 1.4 本文的主要內(nèi)容12-13
• 1.5 本章小節(jié)13-14
• 2. 焊接有限元分析理論14-26
• 2.1 焊接溫度場分析有限元理論14-19
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)問題的基本方程14-16
• 2.1.2 穩(wěn)態(tài)溫度場的基本方程16-18
• 2.1.3 瞬態(tài)溫度場基本方程18-19
• 2.2 焊接熱應(yīng)力場理論19-21
• 2.2.1 屈服準則19-20
• 2.2.2 流動準則20
• 2.2.3 強化準則20-21
• 2.3 熱彈塑性理論21-23
• 2.3.1 應(yīng)力應(yīng)變與溫度的關(guān)系21-22
• 2.3.2 平衡方程與求解22-23
• 2.4 ANSYS分析模塊概述23-25
• 2.4.1 ANSYS軟件結(jié)構(gòu)23
• 2.4.2 ANSYS功能模塊及應(yīng)用23-25
• 2.4.3 ANSYS參數(shù)化編程25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 3. 自卸車廂體焊接建模26-34
• 3.1 自卸車廂體焊接模型的選取26-28
• 3.1.1 自卸車廂體的結(jié)構(gòu)26-27
• 3.1.2 側(cè)邊槽鋼焊接有限元模型的簡化27-28
• 3.1.3 交匯處有限元模型的簡化處理28
• 3.2 有限元模型的建立28-30
• 3.2.1 側(cè)邊槽鋼焊接模型28-29
• 3.2.2 交匯處焊接模型29-30
• 3.3 材料特征參數(shù)的選取30-31
• 3.4 有限元模型的網(wǎng)格劃分31-33
• 3.4.1 側(cè)邊槽鋼網(wǎng)格劃分31-32
• 3.4.2 交匯處網(wǎng)格劃分32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 4. 焊接溫度場的數(shù)值模擬34-45
• 4.1 有限元模型焊縫的熱處理34-38
• 4.1.1 焊接的工藝參數(shù)35
• 4.1.2 焊接的順序選擇35-36
• 4.1.3 焊接的熱源方式36-38
• 4.2 有限元模型邊界條件38-39
• 4.2.1 側(cè)邊槽鋼與焊接的邊界條件38-39
• 4.2.2 交匯處焊接的邊界條件39
• 4.3 ANSYS生死單元技術(shù)的應(yīng)用39-40
• 4.4 焊接溫度場的結(jié)果與分析40-44
• 4.4.1 側(cè)邊槽鋼焊接溫度場40-43
• 4.4.2 交匯處焊接溫度場的結(jié)果與分析43-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 5. 焊接應(yīng)力場與變形的數(shù)值模擬45-53
• 5.1 應(yīng)力與變形的模型處理45-47
• 5.1.1 應(yīng)力與變形計算單元的選擇45-46
• 5.1.2 應(yīng)力與變形計算參數(shù)的選擇46-47
• 5.2 應(yīng)力與變形計算的邊界條件及載荷選擇47-48
• 5.2.1 側(cè)邊槽鋼焊接的應(yīng)力場與變形的邊界條件及載荷47
• 5.2.2 交匯處應(yīng)力場與變形的邊界條件及載荷47-48
• 5.3 應(yīng)力與變形的求解48-49
• 5.3.1 側(cè)邊槽鋼焊接的應(yīng)力場與變形求解48
• 5.3.2 交匯處焊接應(yīng)力場與變形的求解48-49
• 5.4 焊接變形的結(jié)果及分析49-52
• 5.4.1 側(cè)邊槽鋼焊接的結(jié)果及分析49-50
• 5.4.2 交匯處焊接的結(jié)果及分析50-52
• 5.5 本章小結(jié)52-53
• 6. 廂體焊接的優(yōu)化及應(yīng)用53-73
• 6.1 焊接變形的影響因素53-54
• 6.1.1 材料因素53
• 6.1.2 結(jié)構(gòu)因素53
• 6.1.3 工藝因素53-54
• 6.2 側(cè)邊槽鋼焊接工藝的優(yōu)化54-61
• 6.2.1 槽鋼焊接應(yīng)力場約束的優(yōu)化54
• 6.2.2 槽鋼應(yīng)力場的模擬結(jié)果54-56
• 6.2.3 槽鋼焊接變形的模擬結(jié)果56-61
• 6.2.4 槽鋼焊接優(yōu)化方案選擇61
• 6.3 側(cè)廂板交匯處焊接工藝的優(yōu)化61-64
• 6.3.1 優(yōu)化方案的溫度場分析61-63
• 6.3.2 優(yōu)化方案的應(yīng)力場與變形分析63-64
• 6.4 側(cè)廂板焊接交匯處的結(jié)構(gòu)優(yōu)化64-68
• 6.4.1 優(yōu)化方案的溫度場分析65-67
• 6.4.2 優(yōu)化方案的應(yīng)力應(yīng)變分析67
• 6.4.3 優(yōu)化方案的選擇67-68
• 6.5 工藝與結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用68-72
• 6.5.1 工藝與結(jié)構(gòu)優(yōu)化試驗68-71
• 6.5.2 工藝與結(jié)構(gòu)優(yōu)化在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用71-72
• 6.6 本章小結(jié)72-73
• 7. 總結(jié)與展望73-75
• 7.1 總結(jié)73-74
• 7.2 展望74-75
• 參考文獻75-79
• 附錄：攻讀碩士學(xué)位期間科研成果79-80
• 致謝80

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1 侯志剛,馬W，

本文編號：922508