發(fā)布時(shí)間：2017-09-26 08:27

  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(yùn)輸工具。良好焊接工藝下的自卸車車廂不僅有足夠的強(qiáng)度承載重物,并且在組裝過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)因焊接變形過(guò)大而造成無(wú)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(bào)廢情況。本文針對(duì)常用的工程自卸車進(jìn)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(duì)象。焊接過(guò)程是一個(gè)涉及到多學(xué)科的復(fù)雜變化,在實(shí)際的生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生各種不可預(yù)測(cè)的變形。由于側(cè)廂與焊縫尺寸很大,計(jì)算量也就十分龐大,對(duì)整個(gè)車廂的焊接分析以現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)水平還不能滿足計(jì)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(jìn)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(duì)兩處焊接位置進(jìn)行三維建模,運(yùn)用ANSYS對(duì)焊接的溫度場(chǎng)進(jìn)行模擬分析,經(jīng)過(guò)不斷的調(diào)整與完善,得到與實(shí)際焊接過(guò)程相吻合的數(shù)值模擬結(jié)果。在溫度分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析,對(duì)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(duì)槽鋼與鋼板焊接處選擇不同的焊接約束,進(jìn)行分析對(duì)比,得到減小變形的最佳工藝優(yōu)化方案,對(duì)橫豎槽鋼焊接交匯處的變形,在工藝上改進(jìn)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(duì)提出的優(yōu)化方案進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用。通過(guò)對(duì)比,本文提出的優(yōu)化方案對(duì)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(guó)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(chǎng)分析有限元理論14-19
• 2.1.1 熱傳導(dǎo)問(wèn)題的基本方程14-16
• 2.1.2 穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的基本方程16-18
• 2.1.3 瞬態(tài)溫度場(chǎng)基本方程18-19
• 2.2 焊接熱應(yīng)力場(chǎng)理論19-21
• 2.2.1 屈服準(zhǔn)則19-20
• 2.2.2 流動(dòng)準(zhǔn)則20
• 2.2.3 強(qiáng)化準(zhǔn)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(jiǎn)化27-28
• 3.1.3 交匯處有限元模型的簡(jiǎn)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(chǎng)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(chǎng)的結(jié)果與分析40-44
• 4.4.1 側(cè)邊槽鋼焊接溫度場(chǎng)40-43
• 4.4.2 交匯處焊接溫度場(chǎng)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(chǎng)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(jì)算單元的選擇45-46
• 5.1.2 應(yīng)力與變形計(jì)算參數(shù)的選擇46-47
• 5.2 應(yīng)力與變形計(jì)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(chǎng)與變形的邊界條件及載荷47
• 5.2.2 交匯處應(yīng)力場(chǎng)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(chǎng)與變形求解48
• 5.3.2 交匯處焊接應(yīng)力場(chǎng)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(chǎng)約束的優(yōu)化54
• 6.2.2 槽鋼應(yīng)力場(chǎng)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(chǎng)分析61-63
• 6.3.2 優(yōu)化方案的應(yīng)力場(chǎng)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(chǎng)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(shí)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(yàn)68-71
• 6.5.2 工藝與結(jié)構(gòu)優(yōu)化在實(shí)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(xiàn)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(hào)：922508