本文關鍵詞：汽車橫梁焊接變形預測與調控的研究

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【摘要】：隨著我國經濟的發(fā)展,大型焊接結構的應用領域越來越廣,而焊后變形在其生產制造中難以避免。對于大型焊接結構,焊后變形不但影響結構尺寸、降低裝配精度,還降低結構的承載能力,因此需要花費大量的精力矯正變形,增加制造成本。因此預測并控制大型焊接結構的焊接變形的研究顯得尤為重要。本文以汽車橫梁為例,采用“局部-整體”映射有限元法預測其焊接變形。利用SYSWELD軟件計算了多個局部模型,利用Pam-assembly軟件預測整體焊接變形,計算中3D和2D單元的混合使用保證了計算精度與效率的平衡。結果表明,“局部-整體”映射有限元法可以準確預測焊后變形。分析了不同焊接順序對焊接變形的影響,確定了從中間向兩側對稱焊接的最優(yōu)焊接順序,為企業(yè)自動化生產提供量化依據。本文采用隨焊激冷方法來控制焊接變形,采用吸熱的高斯熱源模型作為冷源模型,從實驗和計算模擬兩方面研究其控制焊接變形的機理。相對于常規(guī)焊接,由于冷源的急冷作用溫度場產生明顯畸變,在冷源作用部位形成溫度低谷,產生明顯的“馬鞍形”溫度場；高溫金屬的急冷收縮對周圍金屬產生拉伸作用,壓縮塑性應變降低,殘余應力減小,宏觀表現為撓曲變形減小,由原來最大3.8mm降為1.0mm,降低了74%。對熱源與冷源中心的激冷距離和冷源激冷功率對焊接變形的影響進行了研究。研究結果表明,激冷距離越小,溫度場畸變越嚴重,縱向殘余應力越小,控制焊接變形的效果越明顯；距離太小,不符合實際工程情況,可采用“等溫線法”選取合適的取值范圍；隨激冷功率的增加,所達最低溫度越小,縱向殘余應力越小,控制焊接變形效果越明顯。進行隨焊激冷實驗,實驗結果與計算結果基本一致,隨水流量增加,焊接變形先變小后基本保持不變。將隨焊激冷方法應用于本文汽車橫梁的焊接數值模擬過程中,利用“等溫線法”確定冷源位置,利用“比例系數法”選取合適的冷源功率,計算隨焊激冷對橫梁焊接變形的控制。結果表明,隨焊激冷方法可控制汽車橫梁的焊接變形,為隨焊激冷的實際應用奠定理論基礎。
【關鍵詞】：焊接變形 有限元法 SYSWELD 隨焊激冷 溫度場
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U466;TG404
【目錄】：

• 摘要10-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究背景和意義13-14
• 1.2 大型焊接結構數值仿真的研究現狀14-17
• 1.2.1 數值仿真方法14-16
• 1.2.2 大型焊接結構數值仿真進展16-17
• 1.3 焊接變形的控制方法17-19
• 1.4 本文的研究內容19-21
• 第2章 焊接有限元相關軟件21-33
• 2.1 SYSWELD軟件介紹21
• 2.2 SYSWELD整體解決方案21-22
• 2.3 本文進行數值仿真的主要步驟22-27
• 2.3.1 網格劃分23-24
• 2.3.2 熱源校核24
• 2.3.3 焊接向導設置24-25
• 2.3.4 邊界條件的設定25
• 2.3.5 后處理25
• 2.3.6 局部模型的提取25-26
• 2.3.7 整體模型的計算26-27
• 2.4 局部模型建立27-29
• 2.4.1 局部模型網格劃分27-28
• 2.4.2 熱源模型28-29
• 2.5 整體模型建立29-31
• 2.6 本章小結31-33
• 第3章 汽車橫梁焊接變形的預測33-49
• 3.1 焊接工藝33-34
• 3.2 局部模型的溫度場計算結果分析34-38
• 3.3 局部模型的應力場計算結果分析38-42
• 3.4 整體變形的預測42-46
• 3.4.1 “宏單元”提取42-43
• 3.4.2 整體模型焊接變形的預測43-46
• 3.5 焊接順序對焊接變形的影響46-48
• 3.6 本章小結48-49
• 第4章 隨焊激冷方法控制焊接變形的研究49-71
• 4.1 隨焊激冷焊接方法49-51
• 4.2 隨焊激冷模型51-54
• 4.2.1 計算模型51-52
• 4.2.2 熱源模型校核52-53
• 4.2.3 冷源模型53-54
• 4.3 隨焊激冷方法焊接溫度場的計算結果與分析54-59
• 4.4 隨焊激冷焊接應力場的計算結果與分析59-60
• 4.5 霧化噴嘴與焊槍中心的激冷距離對變形的影響60-64
• 4.5.1 激冷距離對焊接溫度場的影響60-63
• 4.5.2 激冷距離對焊接應力場的影響63
• 4.5.3 激冷距離對變形的影響63-64
• 4.6 水流量對焊接變形的影響64-66
• 4.7 焊接試驗及結果分析66-69
• 4.8 本章小結69-71
• 第五章 隨焊激冷在汽車橫梁焊接模擬中的應用71-77
• 5.1 激冷距離的選取71-72
• 5.2 激冷功率的選取72
• 5.3 隨焊激冷對汽車橫梁焊接變形的影響72-75
• 5.4 本章小結75-77
• 第6章 結論和展望77-79
• 6.1 結論77
• 6.2 展望77-79
• 參考文獻79-85
• 致謝85-86
• 附件86

【共引文獻】

中國期刊全文數據庫 前6條

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本文編號：607940