动车铆钉焊缝连接件强度的有限元分析

发布时间：2017-09-26 04:08

  本文关键词：动车铆钉焊缝连接件强度的有限元分析

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【摘要】：焊接与铆接等连接件结构在高速列车的安全设计占有非常重要的地位,而连接件的完成质量严重影响列车的运营安全以及使用寿命。本文中主要针对焊接与铆接两种连接方式做研究分析。将高速列车车体车窗部位作为基本研究对象,以热点应力理论为基础,利用ANSYS软件,根据IIW(国际焊接学会)推荐标准预测高速列车车体关键部位应力。使用ABAQUS/Explicit软件模拟分析铆钉成形的整个过程。 本文第一章中主要介绍了板料连接在动车设计中的重要性与意义,国内外学者的研究现状,进一步应用热点应力法预测结构关键部位的应力可靠性以及系统地研究影响热点应力的有限元因素。数值模拟铆钉成型的整个工艺过程,对相关的工艺参数进行设计,给工艺过程提供指导性的建议,通过优化相关的工艺参数与加载过程,提出实际工程应用中铆钉压铆力的施加大小,从而消除工艺过程中可能出现的各种缺陷。 文中二、四章讲述针对高速列车车体车窗的焊缝特点判断热点类型以及适当地选取国际焊接学会推荐的相应的外推方法。采用子结构法提取车窗部位的局部模型,细化网格以达到IIW推荐标准的适用要求,研究网格粗细对于计算结果的影响,表明热点应力法具有很强的网格敏感性。对比不同承载条件下插值得到的热点应力,发现热点应力总小于有限元计算结果von Mises应力。在热点处单元的应力梯度越大,两结果差别越明显。并对比两种外推方法,发现采用两点外推法或三点外推法计算结果的差别很小。 第三、五章从理论上分析变截面无头铆钉的压铆过程,根据铆钉成形的变形特点做出模型物理假设,并将压铆过程划分为5个阶段。采用拉格朗日与欧拉耦合的方法对无头铆钉铆接过程进行模拟,研究了几何模型的建模过程、网格划分、接触处理、约束条件等处理方法,从计算结果中了解到铆钉的变形、应力分布以及施铆力随时间变化规律。对比相同铆钉长度和直径而镦头高度不同的铆钉成形结果,发现镦头高度越小,铆钉变形量越大,所需施铆力越大,连接质量越好。对比相同铆钉直径与镦头高度而铆钉长度不同的铆钉成形结果,找到铆钉连接质量好并且节省原料的工艺参数。
【关键词】：连接件 热点应力法 IIW推荐标准 铆钉成形 压铆力
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：U270.6;TH131.1;TG404
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-16
• 1.1 引言9-10
• 1.2 选题的背景与意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-14
• 1.3.1 焊接结构疲劳评定研究进展11-13
• 1.3.2 铆接结构疲劳评定研究进展13-14
• 1.4 主要研究内容14-16
• 2 热点应力法研究16-22
• 2.1 热点应力的定义16-17
• 2.2 热点应力的测定17-18
• 2.3 热点的类型18
• 2.4 基于表面外推的热点应力法18-21
• 2.5 本章小结21-22
• 3 铆钉成型原理与分析方法22-28
• 3.1 现有铆接方法22-23
• 3.2 镦头成形过程23-25
• 3.3 影响铆接成形的因素25-26
• 3.4 铆钉成形的物理假设26-27
• 3.5 本章小结27-28
• 4 热点应力法在高速列车应用中的讨论28-34
• 4.1 模型描述28-29
• 4.2 热点及参考点的选取29
• 4.3 热点应力结果讨论29-33
• 4.3.1 网格敏感性分析29-31
• 4.3.2 不同工况下应力对比31-32
• 4.3.3 两点外推法32-33
• 4.4 本章小结33-34
• 5 铆接变形的有限元分析34-49
• 5.1 压铆过程的物理模型34-35
• 5.2 压铆过程的阶段划分与受力分析35
• 5.3 铆钉成形的数值模拟35-48
• 5.3.1 模型描述35-40
• 5.3.3 模拟结果40-48
• 5.4 本章小结48-49
• 结论49-51
• 参考文献51-53
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况53-54
• 致谢54-55

【参考文献】

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本文编号：921369