提速貨車焊接構架殘余應力與變形的數(shù)值仿真.pdf

1、鐵路提速貨車的構架是轉向架的主要承載部件，是轉向架其它各零部件的安裝基礎，它不僅要支承車體和各種零部件，而且需要傳遞各種載荷，對剛度和制造精度具有較高的要求，焊接構架的殘余應力與變形的控制直接關系到鐵路的行車安全。如何降低焊縫接頭處的殘余應力和變形是焊接構架的生產(chǎn)過程中所亟待解決的問題。 焊接數(shù)值仿真是一個涉及許多學科的復雜的技術。在焊接過程中，特別是在復雜的焊接結構，熱源的移動，伴隨著焊縫熔敷金屬的填充，而且材料性能隨溫度劇烈

2、變化，這造成求解問題的非線性性嚴重和求解的困難。 本文根據(jù)施工現(xiàn)場的焊接規(guī)范，結合焊接過程的特點，在CAD軟件I-Deas9.0中創(chuàng)建出幾何模型，利用Fortran語言編制了實現(xiàn)焊接路徑數(shù)據(jù)的提取與生成數(shù)掘庫文件的程序transform.for；編寫了沿著任意一條三維曲線移動的焊接移動熱源的用戶子程序flux.for，其目的是使復雜焊接路徑的焊接仿真變得容易進行；基于單元死活技術編寫了模擬焊縫金屬填充的用戶子程序uactive.

3、for；編制了能實現(xiàn)動態(tài)自適應網(wǎng)格技術的用戶子程序forcdt.for，以降低求解規(guī)模。 本文在研究焊接傳熱問題和熱機耦合問題數(shù)值方法的基礎上，采用國際上通用的非線性有限元分析軟件MSC.Marc，結合上述編制的用戶子程序，對提速貨車的焊接構架的典型焊接接頭電弧焊溫度場和應力場進行數(shù)值仿真，實現(xiàn)了焊接熱源沿任意路徑的移動、焊縫金屬的填充以及網(wǎng)格的隨熱源移動的動態(tài)加密，得到了三維焊接熱殘余應力和變形的變化規(guī)律。但是由于所研究問題的