本文關鍵詞：基于車身焊點載荷的焊接參數(shù)優(yōu)化研究

  更多相關文章： 電阻點焊仿真 焊點載荷 均衡模型 參數(shù)優(yōu)化 節(jié)能

【摘要】：電阻點焊是當今汽車車身生產(chǎn)中最重要的連接工藝。一方面,電阻點焊是車身性能的重要保證。通過對每一個焊點焊接工藝參數(shù)的合理選擇,可以獲得高強度的焊接接頭,從而確保車身具有足夠的強度、碰撞安全性、可靠性等。另一方面,電阻點焊也是車身生產(chǎn)中重要的能源消耗環(huán)節(jié)。在汽車批量生產(chǎn)中,因焊接工藝參數(shù)的不合理選擇導致的焊接飛濺或是虛焊引起的補焊行為,都是對人力物力的巨大浪費。由于不了解焊點在車身綜合工況下的受力情況以及焊點在特定搭接關系下的力學性能,導致部分焊點的強度遠遠超出其所受載荷,從能耗角度來說也是一種浪費;而部分焊點由于強度不足,存在失效的風險。環(huán)保、節(jié)能與安全是未來汽車企業(yè)生存的關鍵,因此就點焊工藝而言,必須在嚴格保證焊點質(zhì)量的同時,把控好焊接生產(chǎn)中的能耗以及對環(huán)境的影響。當前焊接工藝參數(shù)選擇方法都還沒有綜合考慮焊點力學性能和焊點受力這兩方面,從而無法確定焊點能否滿足車身性能的要求,更沒考慮焊接生產(chǎn)過程的能源消耗問題。正是基于這種考慮,本文開展了焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化研究。首先,本文深入了解了電阻點焊機理及其數(shù)值模擬仿真的理論基礎,建立起力場、熱場、電場、金屬冶金于一體高度耦合非線性的點焊模型,對焊接過程進行模擬仿真。通過研究點焊直徑與焊點力學性能之間的關系,建立起焊接工藝參數(shù)與焊點力學性能之間的關系,為后續(xù)研究提供了重要的數(shù)學模型。其次,介紹了車身力學仿真的基本原理,探討了提升車身仿真精度的幾種手段。提出并定義了焊點負荷的概念,并據(jù)此分析了焊點受力情況,為識別危險焊點、優(yōu)化焊點數(shù)量與布置提供重要參考,也為焊接工藝參數(shù)的選取提供重要依據(jù)。再次,分析了傳統(tǒng)焊點質(zhì)量評價標準并指出其不足之處,建立了考慮焊點載荷和焊接能耗的焊點質(zhì)量評價新標準。結合上述對車身焊點載荷及焊接工藝參數(shù)與焊點力學性能之間關系的研究,進一步整合均衡思想,建立起“焊點載荷-焊點力學性能-焊接工藝參數(shù)”三者之間的數(shù)學關系,構建焊點“質(zhì)量-能耗”均衡的數(shù)學模型,并據(jù)此建立了基于車身焊點載荷的焊接參數(shù)優(yōu)化方法。最后,以安全帶固定座簡易結構為研究算例,對該結構進行了焊點數(shù)量及焊點位置的優(yōu)化。針對優(yōu)化后的結構,對每個焊點進行了焊接工藝參數(shù)的優(yōu)選并加以實驗驗證,結果表明,優(yōu)選的焊接工藝參數(shù),不僅滿足該結構對焊點的力學性能要求,還使焊接能耗降低了55%,較好地證明了本文方法的可行性與有效性。
【關鍵詞】：電阻點焊仿真 焊點載荷 均衡模型 參數(shù)優(yōu)化 節(jié)能
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U466;TG453.9
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-19
• 1.1 課題研究背景和意義13-14
• 1.2 焊接參數(shù)優(yōu)化研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 數(shù)值模擬在電阻點焊中的應用15-16
• 1.4 CAE在車身力學仿真中的應用16-17
• 1.5 課題來源及研究內(nèi)容17-19
• 第2章 焊接工藝參數(shù)與焊點力學性能關系研究19-35
• 2.1 引言19
• 2.2 電阻點焊數(shù)值模擬的理論基礎19-32
• 2.2.1 點焊過程數(shù)值模擬的理論模型19
• 2.2.2 電/熱/力學模型19-22
• 2.2.3 接觸電阻的計算22-23
• 2.2.4 焊點直徑與焊點力學性能的關系研究23-30
• 2.2.5 焊接飛濺機理30-32
• 2.3 電阻點焊建模及求解32-34
• 2.4 本章小結34-35
• 第3章 車身焊點受力分析35-44
• 3.1 引言35
• 3.2 車身力學仿真35-40
• 3.2.1 有限元理論35-37
• 3.2.2 車身CAE仿真精度提升方法37-40
• 3.3 基于某車型座椅強度模型的焊點受力分析40-43
• 3.3.1 焊點負荷的定義40
• 3.3.2 焊點受力分析40-43
• 3.4 本章小結43-44
• 第4章 基于車身焊點載荷的焊接參數(shù)優(yōu)化方法44-53
• 4.1 引言44
• 4.2 焊點質(zhì)量的評價標準44-48
• 4.2.1 傳統(tǒng)焊點質(zhì)量評價標準44-47
• 4.2.2 基于焊點載荷的焊點質(zhì)量評價標準47-48
• 4.3 焊接能耗的定義48
• 4.4 基于車身焊點載荷的焊接參數(shù)優(yōu)化方法48-52
• 4.4.1 均衡思想48-49
• 4.4.2 響應面法49-50
• 4.4.3 焊點“質(zhì)量—能耗”均衡模型的數(shù)學表達50-51
• 4.4.4 基于車身焊點載荷的焊接工藝參數(shù)優(yōu)化方法及流程51-52
• 4.5 本章小結52-53
• 第5章 基于安全帶固定座強度模型的焊點焊接工藝參數(shù)優(yōu)化53-72
• 5.1 引言53
• 5.2 電阻點焊的數(shù)值模擬53-61
• 5.2.1 安全帶固定座簡易幾何結構53-54
• 5.2.2 電阻點焊有限元模擬54-59
• 5.2.3 焊接工藝參數(shù)與焊點力學性能之間的響應面模型59-61
• 5.3 焊點受力分析61-67
• 5.3.1 4-spot結構受力分析61-64
• 5.3.2 8-spot結構受力分析64-65
• 5.3.3 6-spot結構受力分析65-67
• 5.4 焊接參數(shù)優(yōu)化選取67-68
• 5.5 實驗驗證68-70
• 5.6 本章小結70-72
• 結論與展望72-74
• 參考文獻74-78
• 致謝78-79
• 附錄A 攻讀碩士學位期間所發(fā)表的學術論文目錄79

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