汽车发动机排气歧管焊接过程有限元分析
发布时间:2021-02-18 16:26
排气歧管是汽车发动机排气系统的重要部件,其功能是汇集汽车发动机各气缸内燃烧生成的高温废气并导入排气系统的其他部分进行处理。目前,排气歧管主要采用焊接成形工艺。由于排气歧管的焊接过程比较复杂,排气歧管在实际焊接过程中容易产生较大的焊接变形。为了对排气歧管的焊接变形进行控制,需要对排气歧管在焊接过程中的温度场、应力场和应变场的变化情况进行研究分析。本文以某型号的汽车发动机排气歧管为研究对象,利用SYSWELD有限元分析软件,选择双椭球体热源模型对排气歧管的法兰(Q345钢)和弯管(316不锈钢)异种金属之间的多焊缝焊接过程进行全过程的动态模拟。考虑到材料热物理性能与温度的非线性关系,以及相变潜热对温度场的影响,利用SYSWELD软件对单条焊缝的焊接过程进行了数值模拟,实现温度场和应力应变场的耦合计算,获得了不同热量输入条件下焊缝区域及临近焊缝区域的温度场分布,综合比较各组参数下焊缝附近熔池的形状得到了最优热源参数。随后,选取同样材料和大小的样品进行了实验性焊接,通过比较样品焊件在不同热源参数下的焊缝横截面形貌,对所选热源模型和网格模型的合理性进行了验证。在上述基础上,对该型号汽车发动机排气...
【文章来源】:武汉纺织大学湖北省
【文章页数】:64 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 焊接数值模拟的国内外研究现状
1.2.1 焊接温度场数值模拟的国内外研究现状
1.2.2 焊接应力和变形数值模拟的国内外研究现状
1.3 研究内容和技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
1.3.3 存在的难点
2 焊接有限元理论基础
2.1 有限元法概述
2.2 焊接热过程分析
2.3 焊接应力和应变分析基本理论
2.3.1 屈服准则
2.3.2 流动准则
2.3.3 强化准则
2.4 热弹塑性基本理论
2.4.1 本构关系
2.4.2 平衡方程
2.4.3 求解过程
2.5 SYSWELD软件简介
2.6 本章小结
3 热源调试及模拟过程相关定义
3.1 材料热物理性能
3.2 相关模型的建立
3.2.1 三维实体模型
3.2.2 网格模型
3.2.3 热源模型
3.2.4 热源校核步骤
3.2.5 焊接热源校核结果
3.2.6 热源校核实验验证
3.3 设定约束条件
3.4 数值模拟方案
3.5 本章小结
4 焊接温度场的演变
4.1 引言
4.2 温度场结果及分析
4.2.1 焊接温度场的动态演变
4.2.2 重要节点焊接热循环曲线
4.3 本章小结
5 焊接顺序对残余应力和变形的影响
5.1 焊接顺序对残余应力的影响
5.1.1 方案一
5.1.2 方案二
5.2 焊接变形结果及分析
5.2.1 方案一
5.2.2 方案二
5.3 两种方案的残余应力和变形比较
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录
致谢
【参考文献】:
期刊论文
[1]某雷达连接杆焊接温度场及残余应力分析[J]. 李向博,李萍,徐杰,薛克敏,刘雨生. 塑性工程学报. 2016(03)
[2]基于SYSWELD的双椭球热源模型参数的确定[J]. 李瑞英,赵明,吴春梅. 焊接学报. 2014(10)
[3]Numerical Analysis of Welding Residual Stress and Distortion in Laser+GMAW Hybrid Welding of Aluminum Alloy T-Joint[J]. Guoxiang XU,Chuansong WU,Xuezhou MA,Xuyou WANG. Acta Metallurgica Sinica(English Letters). 2013(03)
[4]发动机排气歧管结构的优化设计(英文)[J]. 毛文群. 机床与液压. 2013(06)
[5]排气歧管结构对发动机性能的影响[J]. 刘会珍. 内燃机与动力装置. 2012(05)
[6]焊接顺序对厚板焊接残余应力分布的影响[J]. 邓德安,清岛祥一. 焊接学报. 2011(12)
[7]汽车排气歧管材料现状及发展趋势[J]. 万仁芳. 现代铸铁. 2011(S2)
[8]汽车排气歧管温度场的有限元分析[J]. 郑美茹. 机电工程技术. 2011(09)
[9]Q345D钢高温力学性能试验研究[J]. 徐义波,王效岗,凡明,韩贺永,刘建永. 机械工程与自动化. 2009(05)
[10]大型底板结构焊接顺序控制变形数值分析[J]. 闫德俊,刘雪松,周广涛,方洪渊. 焊接学报. 2009(06)
硕士论文
[1]X80管线钢接头的焊接温度场及应力应变场的数值模拟[D]. 田万鹏.湖南工业大学 2015
[2]水电站月牙肋岔管组合焊缝分岔部位焊接温度场和残余应力研究[D]. 何金光.西南交通大学 2014
[3]基于SYSWELDTIG焊数值模拟[D]. 欧先印.南昌航空大学 2012
[4]转向架侧梁焊接残余应力与变形的研究[D]. 刘焕军.西南交通大学 2012
[5]高温合金构件焊接过程温度场和残余变形的数值模拟[D]. 黄平.南昌航空大学 2012
[6]ZS125-70型摩托车平叉焊接过程的数值模拟研究[D]. 王高见.重庆大学 2010
[7]基于SYSWELD的三维瞬态GTAW温度场与应力场的有限元分析[D]. 李瑞英.中国石油大学 2008
[8]焊接温度场和应力场的数值模拟[D]. 王长利.沈阳工业大学 2005
[9]中厚板多道焊焊接过程中温度场和应力场的三维数值模拟[D]. 梁晓燕.华中科技大学 2004
[10]三维焊接热应力和残余应力演化虚拟分析技术研究[D]. 黎江.广西大学 2002
本文编号:3039801
【文章来源】:武汉纺织大学湖北省
【文章页数】:64 页
【学位级别】:硕士
【文章目录】:
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景与意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 焊接数值模拟的国内外研究现状
1.2.1 焊接温度场数值模拟的国内外研究现状
1.2.2 焊接应力和变形数值模拟的国内外研究现状
1.3 研究内容和技术路线
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 技术路线
1.3.3 存在的难点
2 焊接有限元理论基础
2.1 有限元法概述
2.2 焊接热过程分析
2.3 焊接应力和应变分析基本理论
2.3.1 屈服准则
2.3.2 流动准则
2.3.3 强化准则
2.4 热弹塑性基本理论
2.4.1 本构关系
2.4.2 平衡方程
2.4.3 求解过程
2.5 SYSWELD软件简介
2.6 本章小结
3 热源调试及模拟过程相关定义
3.1 材料热物理性能
3.2 相关模型的建立
3.2.1 三维实体模型
3.2.2 网格模型
3.2.3 热源模型
3.2.4 热源校核步骤
3.2.5 焊接热源校核结果
3.2.6 热源校核实验验证
3.3 设定约束条件
3.4 数值模拟方案
3.5 本章小结
4 焊接温度场的演变
4.1 引言
4.2 温度场结果及分析
4.2.1 焊接温度场的动态演变
4.2.2 重要节点焊接热循环曲线
4.3 本章小结
5 焊接顺序对残余应力和变形的影响
5.1 焊接顺序对残余应力的影响
5.1.1 方案一
5.1.2 方案二
5.2 焊接变形结果及分析
5.2.1 方案一
5.2.2 方案二
5.3 两种方案的残余应力和变形比较
5.4 本章小结
6 总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
附录
致谢
【参考文献】:
期刊论文
[1]某雷达连接杆焊接温度场及残余应力分析[J]. 李向博,李萍,徐杰,薛克敏,刘雨生. 塑性工程学报. 2016(03)
[2]基于SYSWELD的双椭球热源模型参数的确定[J]. 李瑞英,赵明,吴春梅. 焊接学报. 2014(10)
[3]Numerical Analysis of Welding Residual Stress and Distortion in Laser+GMAW Hybrid Welding of Aluminum Alloy T-Joint[J]. Guoxiang XU,Chuansong WU,Xuezhou MA,Xuyou WANG. Acta Metallurgica Sinica(English Letters). 2013(03)
[4]发动机排气歧管结构的优化设计(英文)[J]. 毛文群. 机床与液压. 2013(06)
[5]排气歧管结构对发动机性能的影响[J]. 刘会珍. 内燃机与动力装置. 2012(05)
[6]焊接顺序对厚板焊接残余应力分布的影响[J]. 邓德安,清岛祥一. 焊接学报. 2011(12)
[7]汽车排气歧管材料现状及发展趋势[J]. 万仁芳. 现代铸铁. 2011(S2)
[8]汽车排气歧管温度场的有限元分析[J]. 郑美茹. 机电工程技术. 2011(09)
[9]Q345D钢高温力学性能试验研究[J]. 徐义波,王效岗,凡明,韩贺永,刘建永. 机械工程与自动化. 2009(05)
[10]大型底板结构焊接顺序控制变形数值分析[J]. 闫德俊,刘雪松,周广涛,方洪渊. 焊接学报. 2009(06)
硕士论文
[1]X80管线钢接头的焊接温度场及应力应变场的数值模拟[D]. 田万鹏.湖南工业大学 2015
[2]水电站月牙肋岔管组合焊缝分岔部位焊接温度场和残余应力研究[D]. 何金光.西南交通大学 2014
[3]基于SYSWELDTIG焊数值模拟[D]. 欧先印.南昌航空大学 2012
[4]转向架侧梁焊接残余应力与变形的研究[D]. 刘焕军.西南交通大学 2012
[5]高温合金构件焊接过程温度场和残余变形的数值模拟[D]. 黄平.南昌航空大学 2012
[6]ZS125-70型摩托车平叉焊接过程的数值模拟研究[D]. 王高见.重庆大学 2010
[7]基于SYSWELD的三维瞬态GTAW温度场与应力场的有限元分析[D]. 李瑞英.中国石油大学 2008
[8]焊接温度场和应力场的数值模拟[D]. 王长利.沈阳工业大学 2005
[9]中厚板多道焊焊接过程中温度场和应力场的三维数值模拟[D]. 梁晓燕.华中科技大学 2004
[10]三维焊接热应力和残余应力演化虚拟分析技术研究[D]. 黎江.广西大学 2002
本文编号:3039801
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