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复杂铝合金薄板结构车体焊接变形机理研究
| 论文题名： | 复杂铝合金薄板结构车体焊接变形机理研究 |
| 关键词： | 高速列车;铝合金车体;焊接工艺;变形机理;残余应力;夹具定位 |
| 摘要： | 高速列车车体由铝合金型材焊接而成，由于材料特性原因，焊接变形明显，其中侧墙为结构和工艺最为复杂的部件，由5块中空铝合金型材焊接而成，焊接工艺参数，夹具定位参数、焊接顺序参数等都会对焊接变形产生重要影响，导致焊接变形控制困难，当前研究并不能完全解决该问题。 因此为了解决铝合金车体焊接变形机理问题，本文以高速列车车体侧墙焊接为研究对象，分别通过夹具定位和焊接顺序参数分析，得到了侧墙焊接残余应力和变形的夹具定位与焊接顺序影响机理。 研究内容主要有以下3个方面: 1)建立了最大残余应力和变形的夹具定位参数模型。 首先通过侧墙夹具布置方式，确定了研究对象为部分侧墙，在ANSYS中应用高斯热源进行仿真并与实际数据进行了对比。然后使用ANSYS对现有条件下侧墙焊接过程进行了模拟，建立了焊接残余应力和变形分析模型，最后通过改变夹具约束距离，建立了最大残余应力和变形的夹具定位参数模型。焊接变形随着夹具约束距离减小而减小，但是并不是无限制的，最佳夹具约束距离为1.8m。 2)得到了焊接残余应力和变形与焊接顺序之间的关系特性。 首先通过对焊接顺序问题进行分解，从焊缝区域、焊缝外区域、单条焊缝焊接顺序3个方面研究了最大残余应力和变形与焊接顺序之间的关系，然后通过对两条焊缝之间的相互影响分析，简化了焊接顺序问题的研究。得到结论:近缝区只受自身焊接影响，远离焊缝区域只受相邻焊缝影响，从左到右的焊接方向变形最小。 3)进行了夹具定位参数和焊接顺序参数优化。 首先分析了焊接变形大小受夹具纵向参数的影响关系，不同夹具约束方式，焊接变形变化较大。然后分析了焊接变形大小受夹具横向参数的影响关系，横向约束位置在板中部时焊接变形最小，并且更加规整。最后应用得到的焊接顺序结果，进行了焊接顺序优化，焊接顺序优化结果表明单向交叉焊接结果更优。 |
| 作者： | 高旭 |
| 专业： | 工业工程 |
| 导师： | 杨志宏;于奎刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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