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原文传递汽车底盘焊缝设计技术研究

论文题名：	汽车底盘焊缝设计技术研究
关键词：	汽车底盘;焊缝设计;优化设计;有限元模型;残余应力
摘要：	针对国内企业在设计汽车底盘(后桥和副车架)焊缝时完全照搬国外技术,并且往往不能得到满意的结果,因此开发具有自主知识产权的汽车底盘焊缝设计技术具有重要的战略意义和经济价值。　　建立了汽车底盘焊缝设计技术研究思路。通过对悬架臂和衬套管进行拉伸破坏试验以及进行拉伸载荷和焊接残余应力的合成计算确定了焊缝破坏判据以及焊缝承载评价方法,提出了焊缝微观断裂强度的概念。对汽车底盘各工况的工作载荷与焊接残余应力进行了合成计算并对各焊缝的承载性能进行了评价,最后选择改变焊缝数量、长度以及布道位置的方法对焊缝进行优化设计。　　利用机器人 MAG焊对汽车底盘(后桥和副车架)进行了焊接,完成了汽车底盘焊接热过程的测量,得到了各测试点的焊接热过程曲线,采用小孔法测量了悬架臂和衬套管各测试点的焊接残余应力,为焊接温度场和残余应力场的模拟计算提供了可靠的参考依据。　　建立了三维有限元模型,采用ANSYS生死单元技术和内部生热热源对悬架臂和衬套管的焊接温度场进行了模拟计算,结果表明,焊接热过程曲线的实测与计算结果相吻合。基于 ANSYS间接耦合法对悬架臂和衬套管的焊接残余应力场进行了模拟计算,结果表明,纵向残余应力在焊缝及近缝区以拉应力为主,横向残余应力在焊缝区以两端为拉应力、中间为压应力为主,而在近缝区以两端为压应力、中间为拉应力为主。各测试点的焊接残余应力实测与计算值有一定的误差,但是曲线的趋势相一致。　　建立了焊接变形量合格判据:,,2xyzd mm￡,并对汽车底盘(后桥和副车架)各工位的焊接变形量进行了预测,结果表明,后桥Ⅲ工位的焊接变形量达到了8.6mm,与实测结果相吻合。采用改变焊接顺序和焊接方向的方法来优化焊接变形,当改变焊缝1和焊缝3的焊接方向,焊缝2的焊接方向不变,焊接顺序为:先焊缝3,其次焊缝2,最后焊缝1时,焊接变形量为1.3mm,得到了良好的结果。　　采用安全系数N对焊缝的承载性能进行评价,并确定了各类焊缝安全系数N的范围。利用本文所建立的焊缝设计技术对汽车底盘(后桥和副车架)焊缝进行了安全校核以及优化设计,结果表明,实际焊缝失效位置与计算结果相一致,经过优化后的焊缝的承载评价结果是安全的,最终本文所建立的汽车底盘焊缝设计技术成功应用于两种型号的后桥。
作者：	王华杰
专业：	材料加工工程
导师：	周方明
授予学位：	硕士
授予学位单位：	江苏科技大学
学位年度：	2012
正文语种：	中文