基于固有應(yīng)變的潛孔鉆機(jī)鉆架焊接變形預(yù)測.pdf

1、TD165CH型潛孔鉆機(jī)的鉆架是其關(guān)鍵的承載部件，除承受各種載荷，還受沖擊振動(dòng)影響。鉆架又是關(guān)鍵的運(yùn)動(dòng)承載部件，動(dòng)力頭安裝座和滑架均裝配在鉆架的導(dǎo)軌上，并沿導(dǎo)軌滑動(dòng)。因此，鉆架的焊接質(zhì)量和精度直接影響潛孔鉆機(jī)的工作性能和使用壽命。但鉆架的細(xì)長比大，焊道數(shù)量多，其焊接質(zhì)量和精度較難保證。對鉆架的焊接變形進(jìn)行預(yù)測，對減小鉆架焊接變形和改進(jìn)焊接工藝的具有實(shí)際意義。本文基于固有應(yīng)變理論，采用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析計(jì)算。
　　首先，對

2、鉆架結(jié)構(gòu)和焊道類型進(jìn)行分析，建立簡化的基本焊道模型進(jìn)行熱彈塑性有限元計(jì)算。通過一維桿-彈簧模型推導(dǎo)得到由最高溫度和約束度決定的固有應(yīng)變表達(dá)式，再對基本焊道模型進(jìn)行溫度場分析得到最高溫度分布，并按不同焊接順序求解得到基本焊道模型中各焊道的約束度分布，將兩者代入固有應(yīng)變表達(dá)式，求解得到固有應(yīng)變分布，對固有應(yīng)變積分得到等效載荷。
　　其次，將等效載荷作為初始載荷施加于鉆架上，經(jīng)過一次彈性有限元計(jì)算，得到鉆架的焊接變形結(jié)果。其結(jié)果表明:鉆

3、架槽鋼翼緣產(chǎn)生了“波浪形”的變形，越靠近矩形鋼管變形量越大;鉆架在縱向不對稱，產(chǎn)生了扭轉(zhuǎn)變形，且扭轉(zhuǎn)變形對各向變形影響較大;鉆架兩端固定，重力對鉆架變形產(chǎn)生較大影響。
　　最后，將鉆架上同一槽鋼翼緣間的寬度仿真值與實(shí)測值和不同槽鋼相對應(yīng)翼緣間的寬度仿真值與實(shí)測值繪制成曲線進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明:本文基于固有應(yīng)變理論對鉆架焊接變形進(jìn)行的預(yù)測結(jié)果比較準(zhǔn)確。本文進(jìn)一步提出了采用夾具工裝控制焊接變形量，通過有限元分析表明:采用夾具工裝后，