動力機(jī)車轉(zhuǎn)向架焊接變形預(yù)測系統(tǒng)研究.pdf

1、動力機(jī)車轉(zhuǎn)向架是動力機(jī)車的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，也是最重要的承載焊接結(jié)構(gòu)，一般由前端梁、后端梁和側(cè)梁等總裝而成。轉(zhuǎn)向架各組成梁的焊接變形決定了加工面的位置精度，將直接影響轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)的形位精度和產(chǎn)品質(zhì)量。在生產(chǎn)過程中，必須控制組成梁的焊接殘余變形，以保證轉(zhuǎn)向架的加工面符合設(shè)計要求。否則，組成梁焊接殘余變形超出設(shè)計尺寸要求，就要采取火焰或者機(jī)械的方法矯正，這樣不但增加加工成本，延長生產(chǎn)周期，而且還可能惡化殘余應(yīng)力的分布狀態(tài)[1][2]。通過選擇最佳的焊

2、接工藝措施，例如施加焊接變形補(bǔ)償余量、調(diào)整焊接溫度場以及采用合理的工裝夾具，是控制焊接變形的最有效的方法[3]。而焊接變形預(yù)測則是獲得最佳的焊接工藝方案的前提。預(yù)測所得有關(guān)數(shù)據(jù)可供焊接工藝設(shè)計時選擇和預(yù)留變形量，以確保構(gòu)架的焊接精度和質(zhì)量[4][5]。焊接結(jié)構(gòu)尤其是大型復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)的焊接變形預(yù)測是非常復(fù)雜的問題，基于固有應(yīng)變理論，采用彈性板單元有限元法預(yù)測焊接變形是目前采用較多的近似計算方法[6][7]。由上海交通大學(xué)和日本大阪大學(xué)共同

3、開發(fā)的固有應(yīng)變法焊接變形預(yù)測軟件WSDP(Welding Structure Deformation Prediction)，是目前進(jìn)行焊接變形預(yù)測的有力工具。本文首先闡述了焊接過程模擬的一般方法和原理，包括熱彈塑性有限元法和固有應(yīng)變法；然后闡述基于固有應(yīng)變法的WSDP軟件實現(xiàn)焊接過程模擬的一般原理和過程；在此基礎(chǔ)上，建立了動力機(jī)車轉(zhuǎn)向架的專用固有應(yīng)變數(shù)據(jù)庫，并根據(jù)焊接變形規(guī)律已比較清晰的量產(chǎn)的型號JD-4型動力機(jī)車的焊接變形規(guī)律，對該