某轿车车门焊缝疲劳寿命问题研究

发布时间：2017-10-15 06:26

  本文关键词：某轿车车门焊缝疲劳寿命问题研究

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【摘要】：汽车产业逐步成为我国国民经济的支柱产业,自2013年以来我国汽车产销量已连续3年超过2000万辆,并在2015年以全球历史新高的成绩连续7年蝉联全球第一。在如此强大的市场环境下,竞争必不可少,而对于一辆即将上路的汽车来说,其车身强度及疲劳耐久性问题是不可忽视的。本文针对某自主品牌汽车车门早期开裂问题,研究影响车门焊缝疲劳强度的影响因素。由于焊接结构疲劳寿命的影响因素很多,本文重点针对三个影响因素进行研究,包括焊接方式(人工焊接或机器人焊接)、焊接方法(CO2焊接碳钢焊丝或CMT焊接硅青铜焊丝)和焊缝长度(12mm或20mm)。为了了解某型车车门的特定部位在车门“开-闭”循环过程中应变特征,对实物车门在疲劳耐久性实验中焊缝位置的周边进行了动态应变测试分析。利用试验-数值模拟混合识别方法、结合CAE分析模拟,基本掌握了焊缝位置的动态应变波形特征。根据动态应变波形特征,拟定了实验加载载荷的特征参数。利用得到的动态应变特征参数,进行焊缝试件的实验研究,研究焊缝的疲劳寿命与主要工艺因素的相关性。按照焊接方式(人工焊接或机器人焊接)、焊接材料(CO2焊接碳钢焊丝或CMT焊接硅青铜焊丝)、焊缝的长度(12mm或20 mm)分别进行实验研究。根据不同的条件需对焊接件(厚度为0.8mm)进行疲劳特性试验研究。最后结合现场考察、现场检测、疲劳耐久性试验和理论分析结果,从焊接方式、焊接方法、焊缝长度、焊缝的布局等四方面对提高车门保护焊焊缝处的疲劳寿命提出相应的改进建议。
【关键词】：汽车车门 耐久性 焊缝 疲劳寿命
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.834
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-7
• 1 绪论7-12
• 1.1 研究目的及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-10
• 1.3 本文主要研究内容10-12
• 2 车门的早期疲劳及焊接疲劳问题的相关问题12-18
• 2.1 引言12-13
• 2.2 车门结构疲劳强度的主要影响因素13-16
• 2.2.1 平均应力对疲劳寿命的影响13-15
• 2.2.2 应力集中的影响15
• 2.2.3 焊接残余应力的影响15-16
• 2.3 疲劳寿命方法的确定16-17
• 2.3.1 金属材料在循环载荷作用下的应变特性16-17
• 2.3.2 金属材料在稳态循环载荷作用下的应力应变曲线17
• 2.4 本章小结17-18
• 3 现场车门动态应变检测18-30
• 3.1 引言18
• 3.2 现场车门动态应力实验方案18-23
• 3.2.0 测点布局选择18-19
• 3.2.1 动态应变设备选择19-20
• 3.2.2 实验实施过程20-22
• 3.2.3 实验数据的采集22-23
• 3.3 实验数据分析23-29
• 3.4 本章小结29-30
• 4 车门总成CAE模拟分析30-41
• 4.1 车门结构介绍30-31
• 4.2 有限元前处理31-37
• 4.2.1 几何清理与修补31
• 4.2.2 网格划分31-33
• 4.2.3 网格的检查与优化33-34
• 4.2.4 定义材料属性34-36
• 4.2.5 设定焊接方式36
• 4.2.6 前处理结果36-37
• 4.3 有限元模型计算37-39
• 4.3.1 车门初始条件设置37-38
• 4.3.2 接触的定义38
• 4.3.3 碰撞模拟时间的确定38
• 4.3.4 沙漏控制38-39
• 4.4 计算结果分析39-40
• 4.5 本章小结40-41
• 5 焊缝疲劳耐久性试验41-58
• 5.1 试件样式和尺寸41-43
• 5.2 试验装置43-44
• 5.3 测试结果及分析44-54
• 5.3.1 静态拉伸试验44-45
• 5.3.2 疲劳试验试件编号45
• 5.3.3 疲劳试验测试结果45-54
• 5.4 金相组织观察54-57
• 5.4.1 试样的制备54-55
• 5.4.2 显微组织观察55
• 5.4.3 组织观察结果及分析55-57
• 5.5 本章小结57-58
• 6 工艺改进方案及分析58-63
• 6.1 焊接方式的改进58
• 6.2 焊缝长度的改进58-60
• 6.3 焊接方法的改进60
• 6.4 焊缝布局的改进60-62
• 6.5 本章小结62-63
• 7 总结与展望63-65
• 7.1 全文总结63
• 7.2 展望63-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-68

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