超大型數(shù)控剪切成套裝備上刀架焊接影響因素研究.pdf

1、目前，隨著航空航天、海工船舶、軌道交通、鋼架構(gòu)、工程機械和核電等領(lǐng)域的發(fā)展，使得對大型金屬厚板坯料的加工需求呈現(xiàn)劇增的趨勢，進而促使剪板機需求量同樣劇增，同時對剪板機的加工精度及可靠性也提出了越來越高的要求。而上刀架作為剪板機的重要組成部件及直接的受力部件，其焊后性能會影響剪板機的加工精度、使用壽命以及質(zhì)量安全。本文在熱彈塑性有限元分析法的基礎(chǔ)之上，在ANSYS環(huán)境下建立起上刀架三維有限元模型，采用順序耦合的分析方式，并利用生死單元技術(shù)

2、及APDL參數(shù)化語言編程技術(shù)對上刀架的焊接過程進行了動態(tài)仿真及探究了不同因素對其焊接過程的影響。
　　首先,本文通過對上刀架焊接過程的動態(tài)仿真，獲得了上刀架在焊接過程中的溫度場和自由約束狀態(tài)下殘余應(yīng)力場的演變規(guī)律，并著重研究了上刀架立板的整體變形規(guī)律。結(jié)果表明：（1）上刀架在焊道內(nèi)及熱影響區(qū)域殘留著高峰值的殘余拉應(yīng)力，且在不同方向上集中分布在不同的焊道內(nèi)，最大殘余拉應(yīng)力值出現(xiàn)在縱向；（2）橫向的壓應(yīng)力分布范圍最大，最大壓應(yīng)力值出現(xiàn)

3、在厚度方向；（3）上刀架立板在不同方向上最大變形量的分布范圍大小及分布區(qū)域不同。
　　其次，在對上刀架焊接過程應(yīng)力場分布規(guī)律認(rèn)識的基礎(chǔ)上，利用熱彈塑性有限元法深入探究了相變、焊接速度、不同約束條件、焊接順序等因素對上刀架的焊接應(yīng)力場的影響規(guī)律，結(jié)果表明：（1）相變的發(fā)生在一定的程度上減少了上刀架上應(yīng)力的存在，特別對于上刀架厚度方向上的應(yīng)力值影響較大；（2）各向殘余應(yīng)力值與速度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，速度的變化對各向殘余應(yīng)力的值影響較大，但不

4、改變應(yīng)力的分布規(guī)律；（3）不同約束形式對焊接殘余應(yīng)力的影響比較復(fù)雜，對沿垂直焊縫方向的各向應(yīng)力影響最大；（4）焊接順序?qū)ι系都苌细飨虻臍堄鄳?yīng)力值的影響不明顯。
　　最后，分析研究了不同影響因素下上刀架立板的變形規(guī)律。結(jié)果表明：（1）相變不影響立板整體變形趨勢，但相變使立板變形量減??；（2）速度對立板變形趨勢無影響，立板各向焊接變形峰值與速度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系；（3）三種不同約束形式下均呈現(xiàn)沿Y軸“上拱”彎曲變形；（4）焊接順序?qū)ι系都芰?/p>