汽车制造中的焊接变形预测

通过完成的几个典型汽车结构件实例，介绍了焊接变形预测在汽车制造中的应用和特点。研究表明，由于汽车部件属于薄壁结构，采用板壳单元固有应变法预测焊接变形更加实用。预测结果与实测数据吻合较好，证明焊接变形预测可以成功地应用于汽车制造。研究结果为实际生产提供了参考依据。     

焊接变形预测的研究进展

焊接变形预测技术对焊接结构的制造和使用有重要意义,数值模拟是近年来研究焊接变形的主要手段和方法,文中综述了预测焊接变形的各种方法及其发展现状,重点介绍了热弹塑性有限元法和固有应变法预测焊接变形的原理、存在的困难和国内外研究者提出的相应解决措施,以及下一步研究有待解决的问题。     

外拘束对铝合金薄板结构焊接变形的影响

采用热-弹-塑性有限元法与基于固有应变理论的弹性有限元法相结合的计算方法,模拟不同板厚铝合金(A6061)薄板结构的焊接变形.同时,基于数值模拟结果,讨论外部拘束对焊接变形的影响.在计算方法上采用两步集成计算方法,第一步采用热-弹-塑性有限元法计算薄板结构中典型焊接接头的固有变形,第二步将各个接头的固有变形转化成相应的...     

焊接变形预测中基于假定热应变法的弹性有限元建模

传统的固有应变法在固有应变载荷的施加中,因难以准确反映实际固有应变分布规律而影响焊接变形预测精度。通过传统等效载荷法与应变直接边界法的融合优化,所提出假定热应变法能够有效弥补传统载荷法逐层输入固有应变载荷的失真,以及应变直接边界法无法预测凸型角变形及纵向弯曲的不足。同时,该方法通过等效力学模型综合考虑多样的固有应变分布,使由凸型角变形和凹型纵向弯曲组成的马鞍形屈曲变形实现准确的分析计算。通过试验、热-弹塑性有限元模型,应变直接边界法弹性模型和假定热应变弹性模型综合比较,研究5052铝合金平板堆焊下所形成的屈曲变形。结果表明,假定热应变弹性模型对屈曲变形实现准确和快速的预测,可以应用于大型焊接结构及激光增材制造中的变形预测,并能够为固有应变理论中实现实际固有应变分布的转换提供新的思路。     

筒体壁板预应力控制焊接变形的数值分析

本文利用ABAQUS有限元软件,结合固有应变法,系统地分析了预应力对筒体壁板上轴向短梁和周向长梁焊接变形的影响规律.基于计算结果,设计预加应力以控制变形,并对其结构进行强度和稳定性分析.     

1500 MPa级超高强钢复杂薄壁结构焊接变形预测

基于MSC.Marc通用有限元软件平台,开发了同时考虑材料非线性、几何非线性和边界非线性的热-弹-塑性有限元方法用于模拟1 500 MPa级超高强钢薄板接头的焊接变形;同时也开发了基于固有应变理论的弹性有限元方法来计算大型复杂结构的焊接变形。首先,以1500MPa级超高强钢薄板对接接头为研究对象,分别采用热-弹-塑性有限元方法和固有应变法模拟了焊接变形,并与试验结果进行比较,计算误差均小于15%。随后,以1 500 MPa级超高强钢大型复杂薄壁结构为研究对象,采用热-弹-塑性有限元法计算薄壁结构中典型焊接接头在自由和强制拘束条件下的固有变形,考察拘束条件对焊接接头变形的影响。最后,基于固有应变理论计算了超高强钢复杂薄壁结构的整体焊接变形,并研究了强制拘束对薄壁结构焊接变形的影响。数值模拟结果表明,采用外部强制拘束可以在一定程度上减小薄壁结构的总体变形。     

基于切断技术的固有变形获取方法研究

固有变形逆解析法是一种获取焊接接头固有变形的新方法。但是,采用该方法来获得铝合金或高强钢等轻量化结构材料的薄板焊接接头固有变形时,由于焊接过程中产生几何非线性现象的倾向大,逆解析过程中常常出现收敛困难而无法获得固有变形。针对这一问题,研究提出了一种借助于切断手段的方法来消除因几何非线性引起的收敛性问题。文中以钨极惰性气体保护焊和熔化极惰性气体保护焊加工铝合金薄板接头为例,采用提出的"切断法"与"逆解析方法"相结合的新方法来获得了焊接接头固有变形,并在此基础上运用固有应变法再现了原尺寸铝合金焊接接头的焊接变形。通过比较分别由试验法、热-弹-塑性方法和固有应变法得到的焊接变形结果发现,尽管不同焊接方法对变形模式和变形量影响显著,但是利用提出的算法获得的固有变形值得到的焊接变形均能较好地再现热-弹-塑性有限元计算得到的结果。     

采用集成计算方法预测开式锻焊齿轮的焊接变形

以直径为7 160 mm的大型开式锻焊齿轮为研究对象,采用集成计算方法预测了齿轮在焊接制造过程中产生的变形。基于MSC. Marc通用有限元软件平台,从齿轮结构中抽取了3个典型焊接接头,采用热-弹-塑性有限元方法计算了各个接头在多层多道焊接条件下的固有变形,即纵向收缩、横向收缩和角变形;将各个焊接接头的固有变形转化为固有应变,采用基于固有应变的弹性有限元方法计算了开式锻焊齿轮的整体焊接变形。数值模拟结果表明,大型锻焊齿轮在焊接制造后,直径方向收缩量约为11 mm,周向收缩量约为3 mm。     

焊接变形的高精度测量方法及预测方法研究

基于有限元分析的固有变形逆解析方法是一种获取焊接接头固有变形的新方法。但是,采用该方法计算固有变形时,必须已知焊接前后焊接接头上少数点的三维坐标值。为了提高固有变形逆解析结果的精度,提出利用接触式三维坐标测量仪准确地获得焊件中面上三维坐标的新算法。该算法是通过在被焊件上加工小孔,在每一个小孔附近测量八个点的三维坐标,利用测量得到的坐标值确定小孔的中心位置。以2 mm和3 mm薄板表面堆焊焊接接头为例,以计算得到的小孔中心三维坐标为已知参数,基于逆解析方法求得了各成分固有变形,并采用固有应变法预测了2 mm和3 mm薄板焊接变形。通过比较分析发现,尽管焊件板厚只相差1 mm,但焊接变形的特征和变形量却有显著的差别,采用该测量方法及算法能获得焊接接头中面上较精确的三维坐标,基于逆解析方法获得的固有变形各成分有效准确。     

板架结构焊接失稳变形的预测及瞬态热拉伸消除

板架结构作为船舶或者海洋结构的典型部件,其焊接过程导致的失稳变形是困扰建造精度和生产效率的关键问题。以常见的由纵向角钢和横向T型材构成的板架结构为研究对象。首先总结出焊接过程中的典型接头,建立实体单元模型进行热-弹-塑性有限元分析获得焊接固有变形。随后将焊接固有变形作为力学载荷,加载到板架结构壳单元模型中进行特征值分析和弹性有限元分析,研究该工艺下板架结构的焊接失稳变形特征。同时通过瞬态热拉伸工艺控制板架结构的焊接失稳变形,并研究附加热源施加位置的影响。结果表明,瞬态热拉伸能够影响典型接头的固有变形,特别是减小焊接产生的纵向收缩力。合适的位置施加附加热源可以避免板架结构产生焊接失稳变形;当附加热源施加到距离立板100 mm处的底板上,板架结构没有出现波浪变形,且面外变形峰值减小了49.3%。     

提速对货车的影响分析及检修建议

阐述了提速对铁路货车的影响,并对其产生的原因进行了分析,最后提出了针对性的检修建议。     

管材屈曲和起皱分析

研究了薄壁管在高压成形过程中的屈曲、起皱失稳现象,通过对所建立的弹塑性屈曲（全局屈曲）和起皱（局部屈曲）模型的分析计算,获得了管子屈曲、起皱的初始条件、临界载荷和临界应力计算公式。研究表明,屈曲和起皱的产生取决于几何参数,如相对半径r0/l0和相对厚度d0/r0等,且对长管而言,屈曲是主要的失稳形式,但对于短管,起皱则是主要的失稳形式,薄壁管内压对薄壁管起皱、屈曲没有影响。     

铁路货车仿真数据建模技术研究

针对铁路货车企业的仿真过程中数据不能有效管理的现状,提出了铁路货车仿真数据建模方法。首先分析了铁路货车仿真分析过程中产生的相关数据,并对这些数据进行了集成,然后提出了面向铁路货车仿真数据的组织和管理机制,支持对仿真数据的远程访问和管理。     

铁路货车用拉铆销组装工艺及其应用研究

在铁路货车的整体结构中,车辆制动装置是不允许存在质量问题的,但是在实际使用中,往往因为连接失效,导致基础制动装置产生脱落的情况,这对于行车安全是巨大威胁。所以,铁路货车的连接就显得很关键。而在铁路货车连接中,拉铆销技术应用,可以将拉铆技术和圆销结构相结合,是目前铁路货车制动装置连接中的一种新技术。在具体的拉铆销组装中,需要做好研制过程的把握,做好结构尺寸设计,确保相关力学性能够和技术要求相对应。对此,本文以铁路货车的拉铆销组装工艺分析,研究这一组装技术工艺和应用对策。     

铁路货车柔性工装自动控制系统的研究

根据柔性工装的工作条件和特点,提出了基于Profibus的三层控制系统结构,分析了控制系统的控制流程。同时,探讨了主要控制单元的功能和组成,提出了基于"电机+升降机"的电动直线驱动方式,研究了基于PLC的精确定位技术。在此基础上实现了对控制系统的集成,并应用到铁路货车底架柔性工装系统中,运行结果表明,控制系统稳定可靠,控制精度满足应用需求。     

车体磨料水射流除锈设备在铁路货车上的应用与思考

磨料水射流是在水射流清洗技术基础上发展的新型射流技术,主要用于铁路货车C70／C80的整车除锈工作,整个除锈过程全自动控制,实现水和沙的循环使用,对外界环境无污染。文章对货车车体磨料水射流除锈设备原理、组成、技术特点进行了分析,并对如何正确使用、保养、维修其设备提出了建议。     

随焊氩气激冷控制铝/钢薄板残余应力与变形研究

针对铝/钢异种金属薄板焊接时容易产生残余应力与变形问题,提出采用随焊冷却氩气激冷对其进行控制。建立随焊氩气冷却激冷铝/钢异种金属熔钎焊的数值分析模型,研究不同冷却距离对残余应力和变形的控制效果,探究随焊激冷技术控制焊接变形与残余应力机理;同时,进行随焊激冷铝/钢异种金属熔钎焊试验,对焊接温度场、残余应力与变形进行测量,验证模型的准确性。结果表明,采用最优冷却距离(d=10mm),进行随焊冷却氩气激冷焊接试验时,纵向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别减小42.1%和74.4%,横向残余拉应力峰值和残余压应力峰值分别降低11.3%和14.4%,铝板和钢板外边缘焊接变形量分别减小67.9%和69.5%。随焊冷却氩气激冷技术可有效控制铝/钢薄板焊接时产生的残余应力与变形。     

铁路货车轮轴裂纹萌生规律及机理研究

为阐明铁路货车轮轴的断裂失效原因,对轮轴上的裂纹进行了全面的分析研究。通过对某厂的57根裂纹轴进行统计分析,得出铁路货车轮轴典型裂纹的萌生区域、位置、形貌和萌生周期等规律,并通过对典型裂纹的检验,掌握了裂纹的萌生机理,提出了应对的建议。研究结果有利于减少轮轴的裂纹,提高铁路货运安全性。