提速貨車焊接構(gòu)架殘余應(yīng)力與變形的數(shù)值仿真.pdf

1、鐵路提速貨車的構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的主要承載部件，是轉(zhuǎn)向架其它各零部件的安裝基礎(chǔ)，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(gòu)架的殘余應(yīng)力與變形的控制直接關(guān)系到鐵路的行車安全。如何降低焊縫接頭處的殘余應(yīng)力和變形是焊接構(gòu)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(gè)涉及許多學(xué)科的復(fù)雜的技術(shù)。在焊接過程中，特別是在復(fù)雜的焊接結(jié)構(gòu)，熱源的移動(dòng)，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(yán)重和求解的困難。 本文根據(jù)施工現(xiàn)場的焊接規(guī)范，結(jié)合焊接過程的特點(diǎn)，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(shí)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(dòng)的焊接移動(dòng)熱源的用戶子程序flux.for，其目的是使復(fù)雜焊接路徑的焊接仿真變得容易進(jìn)行；基于單元死活技術(shù)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(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)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(jī)耦合問題數(shù)值方法的基礎(chǔ)上，采用國際上通用的非線性有限元分析軟件MSC.Marc，結(jié)合上述編制的用戶子程序，對提速貨車的焊接構(gòu)架的典型焊接接頭電弧焊溫度場和應(yīng)力場進(jìn)行數(shù)值仿真，實(shí)現(xiàn)了焊接熱源沿任意路徑的移動(dòng)、焊縫金屬的填充以及網(wǎng)格的隨熱源移動(dòng)的動(dòng)態(tài)加密，得到了三維焊接熱殘余應(yīng)力和變形的變化規(guī)律。但是由于所研究問題的