叉车液压缸支座焊接变形数值模拟及焊接工艺优化
发布时间：2022-08-11 14:52
焊接作为重要的装配手段,在汽车、工程机械等的制造生产中发挥着重大作用。在构件焊接及冷却的过程中,由于热量的不均匀分布,焊后将不可避免地产生残余应力及变形。残余应力引起应力集中,导致构件力学强度下降,影响产品使用寿命和安全性能;而过大的焊接变形影响产品装配精度,焊后矫正费时费力,制约生产效率。本文以叉车液压缸支座为研究对象,针对液压缸支座实际焊接生产中焊接变形量较大、两销孔同轴度误差大的问题,基于热-弹-塑性有限元理论,对液压缸支座焊接过程进行模拟计算,并采用与试验分析相结合的方法研究了其焊接残余应力及变形的规律;在此基础上,对液压缸支座焊接工艺进行优化,以控制焊接残余应力和变形,提升产品装配质量和安全性能。首先,分析了液压缸支座结构技术要求、焊接工艺特点及焊接过程存在的问题,找出了焊接工艺参数和焊接顺序等工艺制定的不合理性是导致支座焊接变形量大、同轴度误差大的主要原因。其次,根据液压缸支座焊接热输入特点,采用双椭球热源模型对支座典型T接头进行数值模拟计算,并通过相同焊接条件下的T型接头焊接试验、接头熔池金相形貌观察对比试验,完成对热源模型的校核。在此基础上,建立液压缸支座的数值模拟仿真...
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 焊接变形及控制方法概述
1.2.1 焊接变形简介
1.2.2 焊接变形控制方法
1.3 焊接残余应力及变形国内外研究现状
1.3.1 焊接残余应力测量研究现状
1.3.2 焊接变形测量研究现状
1.3.3 焊接残余应力及变形数值模拟研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 叉车液压缸支座焊接工艺分析及试验内容
2.1 液压缸支座焊接工艺分析
2.1.1 液压缸支座结构组成
2.1.2 液压缸支座技术要求
2.1.3 液压缸支座焊接工艺分析
2.2 焊接试验
2.2.1 试验材料及尺寸
2.2.2 焊接试验设备
2.2.3 焊接试验过程
2.3 宏观形貌观察试验
2.4 残余应力测量试验
2.4.1 X射线法测定原理
2.4.2 试验设备及过程
2.4.3 测量点分布及试验结果
2.5 焊接变形测量试验
2.5.1 双目视觉法测定原理
2.5.2 试验设备及方法
2.5.3 测量点标识及各变形量计算方法
2.5.4 试验过程
第三章 叉车液压缸支座数值模拟分析与试验研究
3.1 数值模拟方法
3.1.1 有限元网格划分
3.1.2 材料的热力学性能参数
3.1.3 焊接热源模型的选择
3.1.4 初始条件及边界条件定义
3.2 T型接头数值模拟与试验分析
3.2.1 热源校核
3.2.2 T型接头应力场模拟及验证
3.2.3 T型接头变形模拟及验证
3.3 叉车液压缸支座数值模拟与试验分析
3.3.1 应力场模拟
3.3.2 焊接变形模拟
3.3.3 焊接残余应力及变形的验证
3.4 本章小结
第四章 叉车液压缸支座焊接工艺优化
4.1 焊接残余变形单因素试验分析
4.1.1 拼焊间隙
4.1.2 焊接电流
4.1.3 焊接速度
4.1.4 焊接电压
4.2 液压缸支座焊接参数优化
4.2.1 焊接参数正交试验设计
4.2.2 正交试验表设计及结果分析
4.2.3 试验结果验证
4.3 液压缸支座焊接顺序优化
4.3.1 焊缝焊接次序优化
4.3.2 焊缝焊接方向优化
4.3.3 试验结果验证
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 工作总结与结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型复杂框架结构焊接变形与应力控制仿真[J]. 区达铨,王发展,赵申,郑建校,刘太平. 中国机械工程. 2018(05)
[2]基于正交试验的T形接头焊接工艺优化[J]. 房元斌,蹤雪梅,张华清,殷咸青,张林杰. 焊接学报. 2017(08)
[3]提高工程机械结构件焊接机器人生产效率和焊接质量的方法研究[J]. 侯国清,廖国锋,马蓉,覃剑. 上海交通大学学报. 2016(S1)
[4]Q345钢激光焊与气体保护焊的焊接变形与残余应力对比[J]. 毛志涛,蒲晓薇,汪维登,叶延洪,邓德安. 中国激光. 2016(06)
[5]X80管线钢四丝埋弧焊的数值模拟[J]. 安爱玲,严春妍,祁帅. 热加工工艺. 2016(03)
[6]拓扑优化在叉车油缸支座设计中的应用[J]. 张岩. 叉车技术. 2013 (03)
[7]无损测量铝合金表面残余应力[J]. 黄春莲,傅子霞,胡永会. 热加工工艺. 2013(14)
[8]先进的熔化极气体保护焊焊接技术发展[J]. 雷小伟,杨瑞,齐风华,孙朋朋,符浩,马艳霞. 材料开发与应用. 2013(02)
[9]基于计算机视觉图像精密测量的关键技术分析[J]. 李华. 电脑知识与技术. 2013(05)
[10]3003铝合金X射线法表面残余应力的检测[J]. 段能全,任建亮,庞瑞强,吴昊天. 中国表面工程. 2012(06)
博士论文
[1]铝合金/不锈钢预涂层TIG熔—钎焊特性与界面行为研究[D]. 宋建岭.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]海洋平台典型结构焊接变形控制研究[D]. 张程.大连理工大学 2018
[2]Q235钢薄板结构焊接变形预测与失稳变形对策研究[D]. 李滋亮.重庆大学 2018
[3]工字型构件焊接节点残余应力及低周疲劳性能研究[D]. 刘朋.东南大学 2017
[4]轨道客车常用铝合金5083、6082 MIG焊接工艺研究[D]. 乔建毅.吉林大学 2017
[5]高强钢厚板结构件焊接接头残余应力与变形的理论预测[D]. 蒲晓薇.重庆大学 2017
[6]地铁铝合金牵引梁MIG焊接工艺分析及变形控制[D]. 刘应世.哈尔滨工业大学 2015
[7]中吨位叉车门架的有限元分析与结构优化[D]. 彭振.辽宁工业大学 2014
[8]大型构件多层多道焊焊接变形数值模拟[D]. 朱忠尹.西南交通大学 2013
[9]中厚板焊接残余应力与焊接变形的测量试验研究[D]. 张盈彬.华中科技大学 2012
[10]叉车关键结构件有限元分析及试验研究[D]. 郭杰.山东理工大学 2012
本文编号：3674865
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 焊接变形及控制方法概述
1.2.1 焊接变形简介
1.2.2 焊接变形控制方法
1.3 焊接残余应力及变形国内外研究现状
1.3.1 焊接残余应力测量研究现状
1.3.2 焊接变形测量研究现状
1.3.3 焊接残余应力及变形数值模拟研究现状
1.4 本文主要研究内容
第二章 叉车液压缸支座焊接工艺分析及试验内容
2.1 液压缸支座焊接工艺分析
2.1.1 液压缸支座结构组成
2.1.2 液压缸支座技术要求
2.1.3 液压缸支座焊接工艺分析
2.2 焊接试验
2.2.1 试验材料及尺寸
2.2.2 焊接试验设备
2.2.3 焊接试验过程
2.3 宏观形貌观察试验
2.4 残余应力测量试验
2.4.1 X射线法测定原理
2.4.2 试验设备及过程
2.4.3 测量点分布及试验结果
2.5 焊接变形测量试验
2.5.1 双目视觉法测定原理
2.5.2 试验设备及方法
2.5.3 测量点标识及各变形量计算方法
2.5.4 试验过程
第三章 叉车液压缸支座数值模拟分析与试验研究
3.1 数值模拟方法
3.1.1 有限元网格划分
3.1.2 材料的热力学性能参数
3.1.3 焊接热源模型的选择
3.1.4 初始条件及边界条件定义
3.2 T型接头数值模拟与试验分析
3.2.1 热源校核
3.2.2 T型接头应力场模拟及验证
3.2.3 T型接头变形模拟及验证
3.3 叉车液压缸支座数值模拟与试验分析
3.3.1 应力场模拟
3.3.2 焊接变形模拟
3.3.3 焊接残余应力及变形的验证
3.4 本章小结
第四章 叉车液压缸支座焊接工艺优化
4.1 焊接残余变形单因素试验分析
4.1.1 拼焊间隙
4.1.2 焊接电流
4.1.3 焊接速度
4.1.4 焊接电压
4.2 液压缸支座焊接参数优化
4.2.1 焊接参数正交试验设计
4.2.2 正交试验表设计及结果分析
4.2.3 试验结果验证
4.3 液压缸支座焊接顺序优化
4.3.1 焊缝焊接次序优化
4.3.2 焊缝焊接方向优化
4.3.3 试验结果验证
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 工作总结与结论
5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型复杂框架结构焊接变形与应力控制仿真[J]. 区达铨,王发展,赵申,郑建校,刘太平. 中国机械工程. 2018(05)
[2]基于正交试验的T形接头焊接工艺优化[J]. 房元斌,蹤雪梅,张华清,殷咸青,张林杰. 焊接学报. 2017(08)
[3]提高工程机械结构件焊接机器人生产效率和焊接质量的方法研究[J]. 侯国清,廖国锋,马蓉,覃剑. 上海交通大学学报. 2016(S1)
[4]Q345钢激光焊与气体保护焊的焊接变形与残余应力对比[J]. 毛志涛,蒲晓薇,汪维登,叶延洪,邓德安. 中国激光. 2016(06)
[5]X80管线钢四丝埋弧焊的数值模拟[J]. 安爱玲,严春妍,祁帅. 热加工工艺. 2016(03)
[6]拓扑优化在叉车油缸支座设计中的应用[J]. 张岩. 叉车技术. 2013 (03)
[7]无损测量铝合金表面残余应力[J]. 黄春莲,傅子霞,胡永会. 热加工工艺. 2013(14)
[8]先进的熔化极气体保护焊焊接技术发展[J]. 雷小伟,杨瑞,齐风华,孙朋朋,符浩,马艳霞. 材料开发与应用. 2013(02)
[9]基于计算机视觉图像精密测量的关键技术分析[J]. 李华. 电脑知识与技术. 2013(05)
[10]3003铝合金X射线法表面残余应力的检测[J]. 段能全,任建亮,庞瑞强,吴昊天. 中国表面工程. 2012(06)
博士论文
[1]铝合金/不锈钢预涂层TIG熔—钎焊特性与界面行为研究[D]. 宋建岭.哈尔滨工业大学 2010
硕士论文
[1]海洋平台典型结构焊接变形控制研究[D]. 张程.大连理工大学 2018
[2]Q235钢薄板结构焊接变形预测与失稳变形对策研究[D]. 李滋亮.重庆大学 2018
[3]工字型构件焊接节点残余应力及低周疲劳性能研究[D]. 刘朋.东南大学 2017
[4]轨道客车常用铝合金5083、6082 MIG焊接工艺研究[D]. 乔建毅.吉林大学 2017
[5]高强钢厚板结构件焊接接头残余应力与变形的理论预测[D]. 蒲晓薇.重庆大学 2017
[6]地铁铝合金牵引梁MIG焊接工艺分析及变形控制[D]. 刘应世.哈尔滨工业大学 2015
[7]中吨位叉车门架的有限元分析与结构优化[D]. 彭振.辽宁工业大学 2014
[8]大型构件多层多道焊焊接变形数值模拟[D]. 朱忠尹.西南交通大学 2013
[9]中厚板焊接残余应力与焊接变形的测量试验研究[D]. 张盈彬.华中科技大学 2012
[10]叉车关键结构件有限元分析及试验研究[D]. 郭杰.山东理工大学 2012
本文编号：3674865
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