拖拉機(jī)懸掛桿件焊接溫度場(chǎng)與應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬.pdf

1、焊接是一個(gè)涉及到電弧物理、傳熱、冶金和力學(xué)的復(fù)雜過(guò)程。焊接現(xiàn)象包括焊接時(shí)的電磁、傳熱過(guò)程、金屬的熔化和凝固、冷卻時(shí)的相變、焊接應(yīng)力和變形等。一旦能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)各種焊接現(xiàn)象的計(jì)算機(jī)模擬，我們就可以通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)確定焊接各種結(jié)構(gòu)和材料的最佳設(shè)計(jì)、最佳工藝方法和焊接參數(shù)。
　　拖拉機(jī)懸掛桿件在拖拉機(jī)與農(nóng)機(jī)具配套中起著關(guān)鍵的連接作用，其桿件的強(qiáng)度和空間角度對(duì)于確定拖拉機(jī)與農(nóng)機(jī)具之間合理的相對(duì)位置、發(fā)揮農(nóng)機(jī)具的最佳性能以及提高機(jī)組操縱方便性都

2、具有十分重要的影響。拖拉機(jī)懸掛桿件通常是由橫拉桿和連接球鉸總成按一定的空間角度焊接而成。如何確定焊接工藝使懸掛桿件在焊接后保證正確的空間位置是懸掛桿件生產(chǎn)企業(yè)亟待解決的問(wèn)題。本文以東方紅 LF1004型輪式拖拉機(jī)后懸掛桿件的焊接過(guò)程為研究對(duì)象，應(yīng)用變形控制理論和有限元數(shù)值仿真方法對(duì)拖拉機(jī)懸掛件的焊接過(guò)程、焊接熱變形以及焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行研究分析，并對(duì)懸掛件的焊接變形進(jìn)行預(yù)測(cè)控制。為企業(yè)合理制定懸掛桿件的焊接工藝提供技術(shù)指導(dǎo)。主要完成的研究

3、工作如下：
　　1.建立了拖拉機(jī)后懸掛桿件焊接溫度場(chǎng)和焊接應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)三維移動(dòng)熱源有限元分析模型。為了提高計(jì)算精度，本文考慮了材料的熱物理性能和力學(xué)性能隨溫度的變化；采用過(guò)渡網(wǎng)格劃分形式劃分網(wǎng)格以保證焊縫處網(wǎng)格足夠細(xì)小，選取適當(dāng)?shù)挠?jì)算時(shí)間步長(zhǎng)，采用單元生死技術(shù)模擬焊接熔敷過(guò)程。
　　2.雖然焊接溫度場(chǎng)與應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)是雙向耦合的，但由于應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)對(duì)溫度場(chǎng)的影響非常小。加上計(jì)算條件的限制，所以本文只考慮溫度場(chǎng)對(duì)應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的影響這一單

4、項(xiàng)耦合。在模擬計(jì)算時(shí)，采用間接法，先計(jì)算溫度場(chǎng)，再進(jìn)行焊接應(yīng)力和應(yīng)變的計(jì)算。這樣可以節(jié)省大量的時(shí)間，使計(jì)算較為合理、高效。
　　3.對(duì)不同時(shí)刻的焊接溫度場(chǎng)分布情況以及不同點(diǎn)的熱循環(huán)曲線進(jìn)行分析。并分析殘余應(yīng)力的分布狀態(tài)，得出殘余應(yīng)力的分布規(guī)律及變形情況。為焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了重要的依據(jù)。
　　通過(guò)研究，本文建立了可行的三維焊接溫度場(chǎng)、應(yīng)力和變形的動(dòng)態(tài)模擬分析方法，為復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維焊接溫度場(chǎng)、應(yīng)力和變形的分析提供了理