网格尺寸对别克轿车副车架总成焊接变形预测精度的影响

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1、第"%卷第"期焊接学报ABC#"%7B#""$$"年+月)6,78,9):;78;0)<19<:7,=1>?:7*:78):)@):;7,DEFC"$$""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""网格尺寸对别克轿车副车架总成焊接变形预测精度的影响陈俊梅!，陆皓!，汪建华!，陈卫新"，郝达军"（!#上海交通大学材料科学与工程学院，上海"$$$%$；"#上海汇众汽车制造有限公司，上海"$$$&"）摘要：焊接时焊缝及其附近因热膨胀受到周围温度较低金属的拘束

2、，产生大量的压缩塑性应变（简称残余塑变），残余塑变的大小和分布决定了最终的残余应力和变形。副车架的焊接变形对汽车底盘的制造精度和质量有重要的影响。本文用残余塑变法对别克轿车副车架焊接总成时，连接前梁、后梁、左梁和右梁的"!条焊缝焊接以后的变形规律进行了有限元建模与分析。计算采用了两种大小的有限元网格尺寸，结果表明，对副车架焊接变形分析，焊缝附近大小为!’((的网格尺寸是合理的。所得焊接变形的有关数据可供焊接工艺设计时的预留变形量、工艺参数以及夹具设计等参考，从而保证底盘件的焊接精度和质量。关键词：副车架；焊接变形；残余塑变；有限元中

3、图分类号：)*+$+文献标识码：,文章编号：$"’%-%.$/（"$$"）$"-%%-$+$序言焊接变形的预测和控制一直是焊接工程中的一个难题，目前，国内外尚无一种成熟的预测和控制焊接变形的方法。过去基本上是凭经验，随着计算机副车架是轿车底盘前桥的一个重要组成部分，和数值模拟与仿真技术的发展，国际上已出现了一主要用做发动机、变速箱的支承，对刚度和制造精度些预测焊接变形的先进方法，如热弹塑性有限元法、具有较高的要求。目前在副车架生产过程中出现的残余塑变法等［!，"］。对于较复杂的三维焊接结构，主要问题是由于焊接变形引起的结构尺寸不稳定

4、，热弹塑性法需要大容量的计算机和很长的运算时有时出现产品报废。因此如何保证底盘件焊接制造间，即使可能也是很不经济的。而残余塑变法则可过程中的精度，就成为保证整个产品质量的一个关以通过较少的计算解决大型复杂结构的焊接变形问键。对形状简单结构的焊接变形，可用公式进行计题，具有很强的生命力。它已在大型船体、核电凝气算，但对副车架这种形状复杂的大型结构件的焊接器、压缩机以及轿车液力变矩器等焊接变形的预测变形，必须用有限元方法（012）进行计算。在有限中取得显著的成功。元计算中，网格尺寸对计算精度有重要的影响，网格焊后在焊缝及其近缝区存在的残

5、余塑变是产生尺寸太大会影响计算精度；尺寸太小，建模和计算费时焊接变形和残余应力的根源，其中最主要的是沿焊费力，因此，有必要研究网格尺寸对计算精度的影响。缝的纵向残余塑性应变和垂直焊缝的横向残余塑性本文用残余塑变法进行了别克轿车副车架总成应变。残余塑变法的基本思路是，在已知各条焊缝焊接变形的有限元分析。文中计算了两种网格尺寸的纵向残余塑性应变和横向残余塑性应变及其所在下副车架的焊接变形，并对这两种结果进行了比较。位置的情况下，把它们作为初始应变，通过弹性有限其分析方法和结果不仅可为别克轿车副车架总成的元分析求得整个结构的焊接变形［%］

6、。焊接顺序、工艺参数和装焊夹具等提供选择依据，而残余塑变法求解焊接变形的关键是确定残余塑且可供其它轿车如经济型轿车等的车体和底盘结构变的大小和位置。设单位长度上纵向残余塑变!!!的焊接质量控制借鉴。和横向残余塑变!!"的总和分别为#!和#"，则#!和#"与焊接热输入$的关系为!残余塑变法#!5%$，收稿日期："$$!-$3-"+#"5"$。（!）基金项目：上海市汽车工业科技发展基金资助项目（"%"4,）通过简化的解析方法可以得到从极厚板到薄板(!焊接学报第%(卷系数!和的范围分别为［!］宽。$方向约束的初始截面与结束截面的节点编号!

7、!"（#$%&&’#$((&）")#"，分别为*%#和%%2#%%01。%方向的约束取在前梁的（#$%&&’*$#）")"，（%）中央截面的前端，而(方向的约束则取在前梁的中!"#式中："为线膨胀系数；"为比热；为密度。央截面的下端。#求得焊缝的#$和#%后，焊缝的纵向残余塑变!$!各条焊缝的残余塑性应变计算$!$以及横向残余塑变$!%便可由下列公式求得副车架属于薄板刚性结构，根据式（%）以及有关［(］’0($!$"#$)&’，曲线，建议!"3$26*#74)8；!"%$36*#’274()8。焊接热输入)可以根据熔化焊缝的截$!%

8、"#%)&’，（(）面积&来估计［&］，即)"%&，其中%称为加热系式中：&’为施加残余塑变单元的截面积，等于单元**数，对于9:%气体保护焊接，可取%"(03##8)74，垂直焊缝方向的宽度乘以板厚。熔化焊缝截面积约#$#!&74%