拖拉機懸掛桿件焊接溫度場與應(yīng)力場數(shù)值模擬.pdf

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

2、具有十分重要的影響。拖拉機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)亟待解決的問題。本文以東方紅 LF1004型輪式拖拉機后懸掛桿件的焊接過程為研究對象，應(yīng)用變形控制理論和有限元數(shù)值仿真方法對拖拉機懸掛件的焊接過程、焊接熱變形以及焊接殘余應(yīng)力進行研究分析，并對懸掛件的焊接變形進行預(yù)測控制。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.建立了拖拉機后懸掛桿件焊接溫度場和焊接應(yīng)力應(yīng)變場三維移動熱源有限元分析模型。為了提高計算精度，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)挠嬎銜r間步長，采用單元生死技術(shù)模擬焊接熔敷過程。
　　2.雖然焊接溫度場與應(yīng)力應(yīng)變場是雙向耦合的，但由于應(yīng)力應(yīng)變場對溫度場的影響非常小。加上計算條件的限制，所以本文只考慮溫度場對應(yīng)力應(yīng)變場的影響這一單

4、項耦合。在模擬計算時，采用間接法，先計算溫度場，再進行焊接應(yīng)力和應(yīng)變的計算。這樣可以節(jié)省大量的時間，使計算較為合理、高效。
　　3.對不同時刻的焊接溫度場分布情況以及不同點的熱循環(huán)曲線進行分析。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)計提供了重要的依據(jù)。
　　通過研究，本文建立了可行的三維焊接溫度場、應(yīng)力和變形的動態(tài)模擬分析方法，為復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)進行三維焊接溫度場、應(yīng)力和變形的分析提供了理