本文關鍵詞：鋁合金骨架焊接變形數值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：焊接變形預測是材料加工專業(yè)的研究難點之一，特別是鋁合金骨架的焊接變形研究，由于鋁合金材料熱膨脹系數大，工件焊接和冷卻后會產生比其他材料更大的變形。如果控制不好，會影響焊接結構的承載能力和服役壽命。本文結合實際課題，展開鋁合金骨架焊接變形數值模擬研究，預測焊接變形量，分析不同焊接工藝對變形量的影響規(guī)律。 由于焊縫短，殘余塑性應變集中在焊縫附近相對很小的范圍內，骨架其它部分的變形則為彈性變形。論文根據固有應變方法，將焊縫的殘余塑性應變和應力模擬從整個結構變形計算中分離出來。在考慮焊接溫度、焊接速度、材料冶金機械性能等參數下，對細化的焊縫區(qū)三維實體有限元模型進行局部塑性應變計算，然后把得到的局部殘余塑性應變和焊縫剛度，利用宏單元技術轉換到整體殼單元模型中，對骨架整體變形做出預測。該方法既能較準確預測出整體變形，又簡化計算過程。 針對鋁合金骨架組裝焊接中，局部接頭主要為對接接頭、T型接頭、十字接頭的實際情況，論文首先對三種典型接頭的焊接過程進行了研究。得到了其焊接過程的應力應變分布規(guī)律，焊接速度、有無坡口對焊接殘余應力和變形的影響規(guī)律。研究結果表明：殘余應變主要集中于焊縫和焊縫附近區(qū)域，遠離焊縫區(qū)域殘余應變幾乎為零；在焊接電壓、電流不變的情況下，通過提高焊接速度可以提高焊接生產效率，但是焊接速度過快，會造成殘余應力增大以及未熔合、未焊透的缺陷；T型接頭和十字接頭在焊趾處存在較大的應力集中現象，通過開坡口能減小T型接頭和十字接頭的應力集中現象。 應用上述研究結果，對鋁合金骨架的整體變形量進行了模擬研究，，得到了不同焊接順序對整體骨架變形的影響規(guī)律。結果表明，從中心到兩側的對稱焊接順序，能夠使一部分變形相互抵消，從而減小整體骨架變形，因此焊接順序的優(yōu)化是影響骨架變形的重要因素。 在骨架整體焊接裝配方面，本文進行了正常骨架組裝和分塊式反裝兩種技術的對比模擬和實驗研究。分塊式反裝采用工裝夾具將局部骨架進行剛性固定后進行焊接，然后再將幾個局部模塊焊接組裝。對比研究結果表明，分塊式反裝技術能夠大大減小整體骨架的焊接變形量�？梢姴捎煤侠淼难b配和約束方案也能減小焊接變形。
【關鍵詞】：鋁合金 焊接變形 數值分析 固有應變法
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：TG404
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-17
• 1.1 選題背景和意義10-11
• 1.2 焊接變形的預測方法11-12
• 1.3 國內外鋁合金焊接變形的研究現狀12-16
• 1.3.1 國外研究發(fā)展動態(tài)12-13
• 1.3.2 國內研究發(fā)展動態(tài)13-15
• 1.3.3 存在問題15-16
• 1.4 論文主要研究內容16-17
• 第二章 鋁合金焊接變形理論分析17-29
• 2.1 鋁合金焊接性分析17-18
• 2.1.1 鋁合金焊接性能17
• 2.1.2 鋁合金 MIG 焊分析17-18
• 2.2 焊接變形研究18-22
• 2.2.1 產生機理、影響因素18-19
• 2.2.2 分類19-22
• 2.3 焊接傳熱分析22-26
• 2.3.1 傳熱基本公式22-24
• 2.3.2 熱源模型24-26
• 2.4 焊接熱彈塑性有限元理論26-28
• 2.4.1 基本假設26
• 2.4.2 本構方程26-27
• 2.4.3 平衡方程27-28
• 2.4.4 求解過程28
• 2.5 焊接變形模擬軟件簡介28-29
• 第三章 有限元分析模型的建立29-36
• 3.1 材料性能參數29-32
• 3.2 材料模型定義32-34
• 3.3 鋁合金骨架模型34-36
• 第四章 典型局部接頭的數值分析36-57
• 4.1 對接接頭36-46
• 4.1.1 對接接頭模型和焊接工藝參數36-37
• 4.1.2 初始條件和邊界條件37-38
• 4.1.3 熱源校核38
• 4.1.4 溫度場模擬38-41
• 4.1.5 殘余應力和應變41-44
• 4.1.6 焊接速度選擇44-46
• 4.2 T 型接頭46-50
• 4.2.1 T 型接頭模型和焊接工藝參數46
• 4.2.2 初始條件和邊界條件46-47
• 4.2.3 溫度場模擬結果47-48
• 4.2.4 殘余應力和應變48-49
• 4.2.5 坡口影響49-50
• 4.3 十字型接頭50-57
• 4.3.1 十字接頭模型及焊接工藝參數50-51
• 4.3.2 初始條件和邊界條件51
• 4.3.3 溫度場模擬51-54
• 4.3.4 殘余應力和應變54-55
• 4.3.5 坡口影響55-57
• 第五章 整體骨架焊接變形數值分析57-68
• 5.1 模型建立及焊接方案57-58
• 5.2 方案一焊接變形分析58-63
• 5.3 方案二和方案三焊接變形分析63-66
• 5.4 三種方案對比分析66-68
• 第六章 鋁合金骨架焊接變形的實驗研究68-76
• 6.1 動態(tài)應變測量68-73
• 6.1.1 動態(tài)應變測量及數據采集系統(tǒng)68-69
• 6.1.2 應變測量結果69-71
• 6.1.3 測量結果分析71-73
• 6.2 骨架三維變形測量73-76
• 第七章 結論及展望76-78
• 參考文獻78-83
• 致謝83

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：鋁合金骨架焊接變形數值模擬，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：480243