有关焊接动态拘束变形三维多体耦合数值模拟

《有关焊接动态拘束变形三维多体耦合数值模拟》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、学兔兔www.xuetutu.com第46卷第6期机械工程学报vo1．46NO．62010年3月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGMar．201ODoI：1O．3901／JME．2010．06．083焊接动态拘束变形三维多体耦合数值模拟水刘川I张建勋牛靖(西安交通大学材料科学与工程学院西安710049)摘要：采用数值模拟和试验方法研究动态外拘束对焊接变形的影响。建立包含夹具、压板、工作台和焊接件的三维多体耦合有限元模型，以一定刚度的弹簧单元模拟夹具对焊接件的弹性夹紧，弹簧单元施加初始位移实现夹具对焊接件的预压紧；以焊接件、压板和工

2、作台的接触关系实现压板和工作台对焊接件的动态拘束。结果表明：对焊接件的拘束力在焊接过程中是动态变化的，其变化趋势和焊接件的z向位移变化趋势相同；焊接件初始拘束力影响焊接变形；采用多体耦合模型计算焊接件的动态拘束力和动态变形结果和实测结果吻合良好。关键词：焊接变形动态拘束三维有限元多体耦合中图分类号：TG4043DMulti-bodyCouplingNumericalSimulationofWeldingDynamicDistortionwithRestraintsLIUChuanZHANGJianxunNIUJing(MaterialsScienceand

3、EngineeringSchool，Xi’anJiaotongUniversity,Xi’an710049)Abstract：Thedynamicdistortionswithrestraintsareinvestigatedbyusing3Dmulti—bodycouplingnumericalsimulation．Amulti-bodycouplingfiniteelementmodelincludingclamp，clampingstrip，worktableandweldingpieceisdevelopedtoperformthenumerica

4、lsimulation．Inthemodel，springelementswithspecifiedstifnessareadoptedtosimulatetheelasticclamps，displacementconstraintsareimposedonthespringelementstoimplementtheclampingoftheweldingpiecebe~rewelding，andthecontactconditionsamongweldingpiece，clampingstripandworktableareusedtoreflect

5、thedynamicconstraintimposedontheweldingpiece．Theresultsofnumericalsimulationandexperimentshowthattheclampingforceisdynamicduringwelding，thevarietyoftheclampingforceissimilartothatofweldingdistortioninzdirection，andtheclampingforcebeforeweldingafectsthedistortionofweldingpieceafter

6、welding．Thesimulationresultsofmulti-bodycouplingfiniteelementmodelagreewellwiththeexperimentalones．Keywords：WeldingdistortionDynamicrestraints3DfiniteelememMulti—bodycoupling影响焊接应力和变形的因素很多，其中作用在0前言焊接件上的外部拘束如夹紧力、装配力、摩擦力等是影响焊接应力和变形的重要因素之一。很多学者焊接过程由于不均匀热过程及其约束使得焊通过试验和数值模拟方法来研究外拘束对焊接变

7、形缝及其附近金属产生非均匀的膨胀和收缩而引起焊和应力的影响。如TENG等【4在有限元模型中采用接残余应力和变形。焊接应力和变形直接影响焊接位移约束来模拟外约束条件，研究结果表明在焊接结构的制造精度和使用性能。随着计算机软硬件技件两端拘束情况下焊接横向应力比没有拘束情况下术的迅速发展，基于热一力耦合的热一弹一塑性有显著增加。WAHAB等【5】的试验表明焊接件所受外限元法已成为研究焊接过程的有效方法【JJ。拘束力是动态变化的，并在有限元模型中采用位移约束实现保证焊接件不变形的外拘束。CRONJE[6J的试验表明焊接件的夹紧方式对焊接变形和塑性应国家自然科学基金

8、(50875200)和中国机械工程学会焊接学会创新思变影响很大。徐