本文關(guān)鍵詞：基于熱、電、力耦合的金屬薄板件焊接變形研究

  更多相關(guān)文章： 異種金屬 輕量化 焊接變形 響應(yīng)面模型 反變形

【摘要】：目前車身輕量化作為節(jié)能減排的重要手段,已得到眾多汽車企業(yè)高度認(rèn)同和重視。由于汽車車身零件繁多,在“合適的部位應(yīng)用合適的材料”已經(jīng)成為了車身輕量化的發(fā)展方向。將來車身應(yīng)由鋼及其鋁合金、鎂合金等輕質(zhì)材料混聯(lián)的薄板結(jié)構(gòu)裝配而成,兼顧輕量化、安全性和制造成本等各方面的需求,成為了車身發(fā)展的主要方向。而鋼-鋁薄板連接成為多材料混聯(lián)車身最主要的裝配方式,但是由于鋼-鋁合金的變形指數(shù)、線膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率等材料特性的巨大差異,造成了裝配尺寸質(zhì)量難于控制。因此研究鋼-鋁薄板焊裝過程中的變形規(guī)律和控制方法,是目前亟待解決的問題。本文首先應(yīng)用薄板裝配試驗(yàn)驗(yàn)證有限元仿真分析的正確性,以此為基礎(chǔ),通過有限元仿真分析各個(gè)焊接因素對(duì)焊接變形位移量(以下簡稱焊接變形)的影響,然后建立焊接變形的響應(yīng)面模型,最后應(yīng)用反變形法減少焊裝誤差,具體研究內(nèi)容如下:(1)鋼-鋁薄板焊接裝配試驗(yàn)本文采用對(duì)分法確定鋁和鋼三層薄板點(diǎn)焊參數(shù)范圍,然后選定焊接參數(shù)進(jìn)行物理試驗(yàn)。試驗(yàn)前對(duì)焊件進(jìn)行處理和夾具設(shè)計(jì),可有效的提高焊接質(zhì)量。通過焊接試驗(yàn),觀測板件焊核大小和變形情況,最后對(duì)焊后板件進(jìn)行拉伸試驗(yàn),在顯微鏡下觀察焊件形態(tài),從而綜合地評(píng)定焊接質(zhì)量。(2)鋼-鋁薄板零件點(diǎn)焊仿真分析根據(jù)鋼-鋁薄板裝配試驗(yàn)結(jié)果,應(yīng)用焊接分析軟件(SYSWELD)進(jìn)行有限元仿真。本文采用熱-電-力直接耦合方法,對(duì)溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場和變形位移場進(jìn)行分析,通過對(duì)整個(gè)焊接過程典型時(shí)刻的云圖的分析,將焊核形狀、大小與試驗(yàn)板件進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了仿真分析的有效性。在此基礎(chǔ)上,運(yùn)用控制變量法設(shè)計(jì)試驗(yàn)參數(shù)組合方案,系統(tǒng)地研究各點(diǎn)焊參數(shù)與焊接變形之間的關(guān)系,為有效地控制焊接變形提供理論依據(jù)。(3)鋼-鋁薄板點(diǎn)焊變形響應(yīng)面模型建立基于最小二乘法建立鋼和鋁異種材料薄板點(diǎn)焊變形與各個(gè)焊接參數(shù)之間的響應(yīng)面模型,并以此為基礎(chǔ),對(duì)車身典型Z型薄板零件的焊接變形控制試驗(yàn)進(jìn)行分析,通過焊前施加與焊接變形相反的變形量,焊后變形位移量減少,表明了該響應(yīng)面模型能夠有效的預(yù)測焊接變形,并通過反變形法有效地減小焊接變形。本項(xiàng)目的研究成果不僅用于鋼-鋁薄板件點(diǎn)焊變形控制,而且將來也可以拓展到鎂-鋁、鎂-鋼、鈦-鋼等異種材料,從而廣泛應(yīng)用于車身、機(jī)身、機(jī)翼、船身等薄板制造產(chǎn)業(yè)中,具有很強(qiáng)的科學(xué)探索價(jià)值和廣闊的工程應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：異種金屬 輕量化 焊接變形 響應(yīng)面模型 反變形
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U466
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 研究背景、意義及課題來源13-15
• 1.1.1 研究背景13-14
• 1.1.2 研究意義14-15
• 1.1.3 課題來源15
• 1.2 焊接變形的研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3 焊接變形控制方法18-19
• 1.4 目前研究中存在的問題19-20
• 1.5 研究內(nèi)容與體系框架20-23
• 1.5.1 研究內(nèi)容20
• 1.5.2 論文體系結(jié)構(gòu)20-23
• 第二章 異種金屬焊接試驗(yàn)過程與分析23-33
• 2.1 引言23
• 2.2 影響焊接質(zhì)量的因素23-24
• 2.3 試驗(yàn)準(zhǔn)備24-25
• 2.3.1 試驗(yàn)材料和連接方式24-25
• 2.3.2 焊件的預(yù)處理25
• 2.4 三層板件焊接工藝參數(shù)確定25-28
• 2.4.1 焊接規(guī)范選擇方法25-26
• 2.4.2 鋼-鋁工藝參數(shù)確定26-28
• 2.5 試驗(yàn)過程與結(jié)果分析28-31
• 2.5.1 點(diǎn)焊試驗(yàn)設(shè)備28-29
• 2.5.2 焊接接頭性能測試29-31
• 2.6 小結(jié)31-33
• 第三章 鋼和鋁異種金屬點(diǎn)焊過程數(shù)值模擬33-45
• 3.1 引言33
• 3.2 鋼和鋁點(diǎn)焊過程有限元模型建立33-37
• 3.2.1 有限元仿真理論33-34
• 3.2.2 SYSWELD軟件簡介34-35
• 3.2.3 模型的條件假設(shè)35
• 3.2.4 模型的建立和網(wǎng)格劃分35-36
• 3.2.5 邊界條件36-37
• 3.3 數(shù)值仿真結(jié)果及分析37-42
• 3.3.1 點(diǎn)焊溫度場數(shù)值模擬結(jié)果及分析37-38
• 3.3.2 點(diǎn)焊應(yīng)力場數(shù)值模擬結(jié)果及分析38-40
• 3.3.3 焊接變形數(shù)值模擬結(jié)果及分析40-42
• 3.4 試驗(yàn)驗(yàn)證42-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 第四章 焊接變形影響因素分析與討論45-53
• 4.1 引言45
• 4.2 焊接工藝規(guī)范45
• 4.3 焊接工藝參數(shù)的確定45-46
• 4.4 焊接參數(shù)對(duì)焊件變形的影響46-51
• 4.4.1 不同電極壓力下的變形結(jié)果與分析46-47
• 4.4.2 不同焊接電流下的變形結(jié)果和分析47-49
• 4.4.3 不同通電時(shí)間下的變形結(jié)果與分析49-50
• 4.4.4 不同焊件厚度下的變形結(jié)果和分析50-51
• 4.5 本章小結(jié)51-53
• 第五章 車身Z型薄板焊接變形控制應(yīng)用案例53-64
• 5.1 引言53
• 5.2 多元線性回歸方程53-54
• 5.2.1 多元線性回歸模型53-54
• 5.2.2 回歸系數(shù)的最小二乘法估計(jì)54
• 5.2.3 多元線性回歸的顯著性檢驗(yàn)54
• 5.3 焊接變形響應(yīng)面模型的建立54-59
• 5.3.1 數(shù)據(jù)采集54-55
• 5.3.2 方程擬合過程與結(jié)果55-57
• 5.3.3 擬合方程的顯著性檢驗(yàn)57-59
• 5.4 響應(yīng)面模型案例驗(yàn)證59-63
• 5.4.1 試驗(yàn)?zāi)Ｐ驮O(shè)計(jì)59-60
• 5.4.2 焊接變形量的確定60-61
• 5.4.3 試驗(yàn)過程與結(jié)果分析61-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 第六章 總結(jié)與展望64-67
• 6.1 主要研究內(nèi)容及結(jié)論64-65
• 6.2 本文創(chuàng)新點(diǎn)65
• 6.3 不足及展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果71-72
• 致謝72-73

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1 侯志剛,馬W，

本文編號(hào)：801989