分析铝合金车体端墙焊接变形行为仿真验证分析.pdf

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1、学兔兔www.xuetutu.comI匐化铝合金车体端墙焊接变形行为仿真验证分析Simulationandverificationanalysisonweldingdeformationbehaviorforendplateofaluminumca~body朱志民，李晓东ZHUZhi．min．LIXiao．dong(南车南京浦镇车辆有限公司，南京210000)摘要：在城市轨道交通车辆制造领域，铝合金材料在焊接连接行为下服役，因其材料的特殊性，焊接变形的控制成为制造中的瓶颈问题，由此造成的平面度超差等问题频繁出现。本文运用大型商用有限元分软件ABAQUS，在普通PC机上真实再现了某铝合金车体

2、端墙的焊接行为，由此控制和预测的项点包括焊接变形量、反变形量预设值、焊接温度场、预设工装夹具位置等参数，同时使用CAE仿真预测和实际焊接变形测量验证两种方法，解决铝合金车体端墙在制造过程中的焊接问题。本文希望在OAE仿真分析与实际车体制造之间架起一座桥梁，为今后利用有限元方法分析材料的焊接行为起到了一个很好的引导作用，使仿真试验进一步指导工程实际。关键词：车辆制造；端墙；ABAQUS；焊接变形；仿真验证中图分类号：U466文献标识码：A文章编号：1009—0134(2013)06(上)一0148一O4Doi：10．3969／J．issn．1009-0134．2013．06(i-)．450引

3、言同焊接的变形不同，焊接变形的大小可以很直观焊接是应用最广泛的材料连接方式之一，同的表达出来，同时焊接变形也与焊接电流、焊接时也是历史非常悠久的制造工艺。当前的焊接应电压、焊接顺序、焊接速度以及焊接的工装夹具用中还存在很多落后的工艺方式，如何将现代有关，通过焊接接头的有限元模拟，我们可以很清的焊接数值仿真技术应用于传统的焊接工艺，利晰的知道焊接参数和工装和焊接过程的关系‘。随着用先进的计算机数值模拟技术改造传统的焊接工信息技术、数值分析和计算机技术的迅速发展，艺，对加速我国焊接信息化与工业化的融合有着数值模拟技术已经逐步渗透到焊接工程问题的研非常重要的意义Ⅲ。焊接数值模拟技术的发展是随究中

4、，从而对焊接过程的认识从“老焊工技艺经着焊接实践经验的积累，有限元数值模拟技术，验”向科学化方向发展，20世纪9O年代以来，焊计算机技术等的发展而逐步开始的。焊接工艺的接数值模拟研究异常活跃，生产现场的焊接工艺仿真，主要是针对焊接温度场，残余应力，变形开始告别“盲目试参数”、“盲目调工装”、等方面改善焊接部件的制造质量，提高产品服役“盲目改结构”的阶段，国外一些大型企业已经性能，优化焊接顺序等工艺过程。传统焊接质量开始实施在没有CAE仿真的状态下不允许上生产的好坏非常依赖于焊接工人的经验，而通过焊接线的严格规定，焊接过程仿真越来越成为焊接生产数值模拟技术就是利用数值模拟方法找到优化的中不可

5、或缺的一部分，只要我们把商用软件和焊接焊接工艺参数，例如，焊接材料，温控条件，夹工艺密切结合起来，仿真才能真正走向实战。具条件，焊接顺序等等。焊接过程中加热和冷却铝合金焊接的数值模拟技术利用现代计算机技过程的不均匀会导致焊后残余应力和变形的产术及高性能计算技术，通过建立准确的数学模型，生。焊接残余应力和变形会降低产品尺寸精度对铝合金焊接的变形过程实现数字化再现，可以实和稳定性，严重影响焊接结构的制造和使用性现对复杂或不可通过试验观察到的现象的定量分能。析，从而预测焊接残余应力和变形的分布和大小，通过焊接结构热力耦合分析，结构的长度不将数值模拟办法与实验方法相结合，可以较好得解收稿日期：20

6、13-04-09作者简介：朱志民(1980一)，男，高级工程师，工学学士，主要从事轨道交通车辆车体制造技术和管理工作。[148]第35卷第6期2013—06(上)学兔兔www.xuetutu.com务l匐化决焊接残余应力和变形的问题，这对大型薄板铝合金焊接结构的发展有重大的意义。对铝合金车体结构进行焊接时，其焊接变形较大，焊后残余应力分布较为复杂，而用试验预测其焊后变形及残余应力分布结果会耗费大量的人力物力，因此车体结构的焊接模拟是很有意义而且必要的。但同时，车体结构焊接数值模拟需要大量的时间，图1端墙结构图而提高计算精度往往会降低计算效率。因此要同1．3试验物理现象描述时保证模拟的精度和

7、效率是大型结构焊接数值模本文以铝合金车体端墙结构为研究对象，应拟的重点和难点“。用双椭球热源模拟的方法，对其进行焊接变形数本研究利用大型商用有限元软件ABAQUS，值模拟，分析了其变形特征。并通过改变焊接方完成铝合金车体端墙焊接变形的计算机仿真和端向、焊接顺序，对比改变前后变形情况，对铝合墙部件焊接变形测试，进行了多区域网格划分、金车体端墙结构的焊接过程进行工艺优化。本文焊接温度场分析、焊接变形过程再现、焊接变形具体研究