本文關鍵詞：超大型數(shù)控剪切成套裝備上刀架焊接影響因素研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：目前,隨著航空航天、海工船舶、軌道交通、鋼架構、工程機械和核電等領域的發(fā)展,使得對大型金屬厚板坯料的加工需求呈現(xiàn)劇增的趨勢,進而促使剪板機需求量同樣劇增,同時對剪板機的加工精度及可靠性也提出了越來越高的要求。而上刀架作為剪板機的重要組成部件及直接的受力部件,其焊后性能會影響剪板機的加工精度、使用壽命以及質量安全。本文在熱彈塑性有限元分析法的基礎之上,在ANSYS環(huán)境下建立起上刀架三維有限元模型,采用順序耦合的分析方式,并利用生死單元技術及APDL參數(shù)化語言編程技術對上刀架的焊接過程進行了動態(tài)仿真及探究了不同因素對其焊接過程的影響。首先,本文通過對上刀架焊接過程的動態(tài)仿真,獲得了上刀架在焊接過程中的溫度場和自由約束狀態(tài)下殘余應力場的演變規(guī)律,并著重研究了上刀架立板的整體變形規(guī)律。結果表明:(1)上刀架在焊道內及熱影響區(qū)域殘留著高峰值的殘余拉應力,且在不同方向上集中分布在不同的焊道內,最大殘余拉應力值出現(xiàn)在縱向;(2)橫向的壓應力分布范圍最大,最大壓應力值出現(xiàn)在厚度方向;(3)上刀架立板在不同方向上最大變形量的分布范圍大小及分布區(qū)域不同。其次,在對上刀架焊接過程應力場分布規(guī)律認識的基礎上,利用熱彈塑性有限元法深入探究了相變、焊接速度、不同約束條件、焊接順序等因素對上刀架的焊接應力場的影響規(guī)律,結果表明:(1)相變的發(fā)生在一定的程度上減少了上刀架上應力的存在,特別對于上刀架厚度方向上的應力值影響較大;(2)各向殘余應力值與速度呈負相關關系,速度的變化對各向殘余應力的值影響較大,但不改變應力的分布規(guī)律;(3)不同約束形式對焊接殘余應力的影響比較復雜,對沿垂直焊縫方向的各向應力影響最大;(4)焊接順序對上刀架上各向的殘余應力值的影響不明顯。最后,分析研究了不同影響因素下上刀架立板的變形規(guī)律。結果表明:(1)相變不影響立板整體變形趨勢,但相變使立板變形量減小;(2)速度對立板變形趨勢無影響,立板各向焊接變形峰值與速度呈負相關關系;(3)三種不同約束形式下均呈現(xiàn)沿Y軸“上拱”彎曲變形;(4)焊接順序對上刀架立板變形影響不明顯。
【關鍵詞】：上刀架 熱彈塑性 數(shù)值模擬 殘余應力 變形 APDL
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG659;TG44
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-21
• 1.1 引言12
• 1.2 焊接熱過程的特點12-13
• 1.3 焊接應力及變形產生機理13-14
• 1.4 焊接數(shù)值模擬研究難點14-16
• 1.5 焊接數(shù)值模擬研究現(xiàn)狀16-18
• 1.5.1 國外研究概括16-17
• 1.5.2 國內研究概況17-18
• 1.6 本課題研究意義及研究內容18-21
• 1.6.1 研究意義18-19
• 1.6.2 研究內容19-21
• 第二章 焊接數(shù)值模擬技術的理論分析21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 焊接溫度場基本理論分析21-26
• 2.2.1 焊接溫度場的特征21
• 2.2.2 熱傳遞的基本形式21-22
• 2.2.3 溫度場基本理論22-24
• 2.2.4 非線性瞬態(tài)溫度場熱傳導的有限元分析24-26
• 2.3 熱彈塑性分析的基本理論26-34
• 2.3.1 熱彈塑性分析的特征26-28
• 2.3.2 熱彈塑性分析的理論基礎28-31
• 2.3.3 熱彈塑性問題的解算策略31-33
• 2.3.4 熱彈塑性解算收斂判據33-34
• 2.4 本章小結34-35
• 第三章 剪板機上刀架有限元建模35-44
• 3.1 引言35
• 3.2 焊接仿真有限元模型建立35-38
• 3.2.1 幾何模型的確立35
• 3.2.2 焊接模型及過程簡化35-36
• 3.2.3 耦合分析方式的確定36
• 3.2.4 網格單元的確定36-37
• 3.2.5 單元網格劃分37-38
• 3.3 材料特性參數(shù)確定38-40
• 3.4 熱邊界條件處理40
• 3.5 相變潛熱處理40-41
• 3.6 熱源模型的選取41-42
• 3.7 焊縫材料填充處理42-43
• 3.8 本章小結43-44
• 第四章 基于熱彈塑性法的焊接多物理場耦合分析44-56
• 4.1 引言44
• 4.2 上刀架溫度場分析44-48
• 4.2.1 整體溫度場分析44-46
• 4.2.2 溫度隨時間變化趨勢46-48
• 4.3 上刀架應力場分析48-52
• 4.3.1 上刀架整體等效應力分布48-49
• 4.3.2 上刀架各向應力分布49-50
• 4.3.3 焊縫及熱影響區(qū)域內應力分布情況50-52
• 4.4 變形結果分析52-55
• 4.4.1 上刀架立板整體變形云圖52-53
• 4.4.2 上刀架立板各向焊接變形分布53-54
• 4.4.3 上刀架立板變形隨時間的變化趨勢54-55
• 4.5 本章小結55-56
• 第五章 剪板機上刀架數(shù)值模擬不同影響因素研究56-79
• 5.1 引言56
• 5.2 相變對上刀架焊接模擬影響56-61
• 5.2.1 溫度場影響分析56-57
• 5.2.2 應力場影響分析57-59
• 5.2.3 變形結果分析59-61
• 5.3 焊接速度對上刀架焊接模擬影響61-67
• 5.3.1 應力場結果分析61-66
• 5.3.2 變形結果分析66-67
• 5.4 不同約束條件對上刀架焊接模擬影響67-73
• 5.4.1 約束形式設置67-68
• 5.4.2 應力場結果分析68-71
• 5.4.3 變形結果分析71-73
• 5.5 不同焊接順序對上刀架焊接模擬影響73-78
• 5.5.1 焊接順序優(yōu)化方案研究73-74
• 5.5.2 焊接順序對應力場的影響74-77
• 5.5.3 焊接順序對變形的影響77-78
• 5.6 本章小結78-79
• 第六章 總結與展望79-81
• 6.1 總結79-80
• 6.2 展望80-81
• 參考文獻81-86
• 致謝86-87
• 攻讀研究生期間發(fā)表論文與研究成果87

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