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塞/环焊焊接接头疲劳评估数值方法研究
| 论文题名： | 塞/环焊焊接接头疲劳评估数值方法研究 |
| 关键词： | 疲劳评估;焊接接头;数值方法;车体结构 |
| 摘要： | 在设计阶段能够对车体结构的各项性能指标进行准确地预测，是机车车辆结构设计的重要内容之一。有限元法能够为车体结构设计提供有效的手段，它可以在不同的设计阶段对车体结构进行不同类型的计算分析，从而找出在设计过程中存在的不足。塞焊、环焊两种焊接方式是车体结构设计中的两种比较特殊的焊接方式，在有限元模型中采用不同模拟方式将对车体结构有限元建模和计算精度产生严重影响，因此快速建模而又能保证计算精度是车体有限元仿真中必须解决的实际问题。 论文基于有限元法及疲劳分析理论，运用hyperwoks、ansys、ncode软件，对影响车体有限元计算结果准确度的典型连接方式-塞焊、环焊两种焊接方式模拟进行研究，结合典型焊接金属板件的拉-剪疲劳试验，探讨了这两种焊接方式有限元模型的模拟精度。 本文描述了经过仔细研究确定的塞/环焊接简化有限元模型，对于塞焊连接方式，采用三维体单元、梁单元、伞状、实体板壳单元、多刚性梁、CWELD单元及ACM2单元七种模拟方式进行焊点的模拟；对于环焊连接方式，采用实体单元、梁单元、两类刚性梁单元及板壳单元五种模拟方式进行焊点的模拟。然后分别对这两种焊接方式的有限元模型进行疲劳寿命仿真计算，以实体模型分析结果为基准，其余模拟方式与之进行对比，从而得出最合理的塞/环焊接有限元模拟模型。通过疲劳评估，得出结论为：采用CWELD单元模拟塞焊焊点较好，采用具有截面属性的梁单元模拟环焊焊点较好，两者均能缩短建模时间，也能保证工程精度要求。 通过对两种焊接方式的疲劳评估，分别确定了最佳模拟方式，在此基础上，对焊接接头结构进行模态分析，能够更好地考察两种焊点不同模拟方式的结构刚度特性。通过进行模态分析确定的最佳模拟方式，得到了与疲劳分析一致的结论，这就说明了基于塞焊的CWELD模型和基于环焊的具有截面属性的梁单元模型可以进行结构的强度及刚度特性分析。 综上所述，论文在焊点有限元模型的建立方法方面进行了较为深入的探索。得到CWELD单元及具有截面属性的梁单元模型，既有较高精度又是高效的焊点结构有限元模拟方法，适合在产品开发过程中进行数值分析，应用于车体这种大型焊点结构进行有限元分析时，能够得到精确度较高的分析结果。 |
| 作者： | 尚林燕 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 肖守讷 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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