工程车车架焊接变形预测与控制

发布时间：2017-08-11 09:37

  本文关键词：工程车车架焊接变形预测与控制

  更多相关文章： 焊接变形 T形接头 “局部-整体”映射法

【摘要】：工程车车架的生产中广泛应用焊接技术,T形接头大量运用于制造的各个工序。在焊接过程中,焊接构件因受热不均匀产生焊接残余应力和变形。焊接残余应力和变形直接影响了焊接产品的制造质量和使用安全性,如何准确预测和控制焊接残余应力与变形是工程车辆工厂生产中迫切需要解决的问题。本文针对工程车车架的T形接头和整体结构,利用焊接仿真专用软件SYSWELD、Pam-Assembly,采用数值模拟方法,分析得到其焊接残余应力与变形的分布和变化规律,缩短了生产周期,为进一步优化焊接工艺和深入了解焊接原理提供科学依据。本文的主要研究内容：首先,了解国内外的焊接残余应力与变形的数值模拟现状,分析焊接残余应力与变形产生的原因,对焊接数值仿真的基本理论进行研究,包括焊接传热学、焊接热弹塑性理论,并对焊接热源的模型概念、分类和各自优缺点进行了详细分析。其次,针对工程车辆中常见的T形接头焊接结构,采用热弹塑性有限元方法对其焊接过程进行数值仿真。以厚度20mm的Q345B钢板T形焊接接头为例,首先利用双椭球热源模型进行热源校核,进行焊接过程温度场与应力场的仿真,重点研究了焊接温度场动态过程和残余应力应变分布,并分析了不同焊接顺序下T形接头残余应力和变形。最后,针对工程车辆中大型复杂焊接结构特点,采用“局部—整体”映射有限元法预测焊接变形。以工程车车架为研究对象,从局部模型提取局部的宏单元,利用Pam-Assembly软件将宏单元映射到车架的整体结构,从而得到车架的整体焊接变形。仿真模拟结果与实验测量结果进行了比较,其一致性证明仿真模型的正确性。同时,研究了焊接顺序对变形的影响,快速解决了大型复杂结构焊接变形问题。
【关键词】：焊接变形 T形接头 “局部-整体”映射法
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG404
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-18
• 1.1 课题研究的目的及意义8-9
• 1.2 焊接模拟研究现状分析9-14
• 1.2.1 研究方法9-12
• 1.2.2 焊接结构进行数值模拟的难点12-14
• 1.3 焊接变形控制方法14-16
• 1.4 工程车的大型结构件焊接及数值仿真的必要性16-17
• 1.5 本文主要研究内容17
• 本章小结17-18
• 第二章 焊接数值仿真原理18-31
• 2.1 焊接传热学有限元分析基本理论18-22
• 2.2 焊接热弹塑性有限元理论22-24
• 2.2.1 应力与应变关系22-23
• 2.2.2 平衡方程23-24
• 2.2.3 求解过程24
• 2.3 热源模型24-28
• 2.4 SYSWELD和Pam-Assembly介绍28-30
• 本章小结30-31
• 第三章 T形接头焊接数值模拟31-44
• 3.1 T形接头有限元模型31-35
• 3.1.1 T形接头网格模型31
• 3.1.2 材料属性的定义31-32
• 3.1.3 焊接过程热源的加载32-34
• 3.1.4 焊缝填充材料的建模34-35
• 3.1.5 边界条件及求解35
• 3.2 焊接过程温度模拟结果35-39
• 3.2.1 焊接温度场35-37
• 3.2.2 焊接温度循环曲线37-39
• 3.3 焊接过程应力模拟结果39-41
• 3.3.1 焊接过程动态应力结果分析39-40
• 3.3.2 焊接残余应力计算结果及分析40-41
• 3.4 T形接头单层焊接顺序优化41-42
• 3.4.1 单层双面焊接顺序设置41-42
• 3.4.2 T形接头焊接顺序优化模拟结果42
• 本章小节42-44
• 第四章 工程车车架焊接变形数值模拟研究44-64
• 4.1 “局部—整体”映射有限元方法44-47
• 4.1.1 基本原理44
• 4.1.2 宏单元技术44-46
• 4.1.3 “局部—整体”映射有限元法数值模拟步骤46-47
• 4.2 工程车车架仿真模型47-52
• 4.2.1 车架整体有限元网格模型47-49
• 4.2.2 焊接顺序及工艺参数49-50
• 4.2.3 热源校核50-52
• 4.3 基于“局部—整体”映射有限元法的焊接变形计算52-63
• 4.3.1 局部模型计算52-55
• 4.3.2 工程车车架整体模型变形计算55-59
• 4.3.3 工程车车架焊接变形实验测量59-61
• 4.3.4 工程车车架焊接变形控制研究61-63
• 本章小结63-64
• 结论与展望64-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文目录70-71

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本文编号：655415