ZS125-70型摩托车平叉焊接过程的数值模拟研究

摘要

摩托车平叉属于摩托车的悬挂装置，主要由左、右平叉侧管、平叉轴管、连接管、加强板和安装衬片等零部件组成。摩托车平叉的成形方法多采用拼装焊接的工艺，其主要工艺特点是焊接工序多、焊缝密集、焊接结构残余应力和焊后变形大，成形质量与结构尺寸难于保证。这不但会降低平叉结构的承载能力，还会影响到整车装配及整车性能。因此，研究并掌握摩托车平叉焊接残余应力和焊接变形的分布规律，有效地控制或减少焊接残余应力和焊接变形，显得十分必要。
　　 本文将ZS125-70型摩托车平叉简化并拆分为平叉轴管与平叉侧管焊接组合，连接管、加强板与平叉侧管焊接组合和安装衬片与平叉侧管焊接组合。首先根据各组合的结构特点，应用Pro-E三维建模软件和Visual Mesh网格划分软件分别建立了其网格模型；依据各自的焊接工艺特点及实际工艺参数，分别提出了合适的焊接热源模型、约束条件、求解参数及数值模拟方案。
　　 其次，基于焊接热过程有限元分析理论，考虑到材料随温度变化的热物理性能和对流、辐射换热边界条件，应用SYSWELD焊接专用有限元分析软件，对其各自的焊接瞬态温度场进行了数值模拟。本文给出了各自的焊接温度场演变历程和各焊缝及其附近热循环曲线，并定量分析了其焊接温度场分布规律。同时应用焊接热循环曲线测试系统实测了各焊缝附近的焊接热循环曲线，通过与模拟结果比较，两者基本吻合，证明了焊接温度场模拟结果的可靠性。
　　 最后，依据焊接热弹塑性有限元分析理论，考虑到材料随温度变化的力学性能性能和与实际相符的约束条件，在已验证可靠的焊接温度场模拟结果的基础上，应用SYSWELD焊接专用有限元分析软件，对其各自的焊接残余应力场和平叉结构的焊接变形进行了数值模拟。本文给出了各自的焊接残余应力场和平叉结构的焊接变形的模拟结果，并对其进行了定量分析。同时，将计算得到的平叉结构变形量作为焊接预变形量应用于实际工艺中，生产出了合格产品。
　　 焊接温度场和残余应力应变分布的定量分析，为控制和减小焊接残余应力和焊接变形提供了理论指导，并为解决实际生产中的焊接质量问题奠定理论基础。同时，本文为焊接结构中新材料的应用、新产品的开发提出了科学、新颖且周期短的研究手段。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

2 焊接过程有限元分析基础理论

3 平叉轴管与平叉侧管焊接组合焊接过程的数值模拟

4 连接管、加强板与平叉侧管焊接组合焊接过程的数值模拟

5 安装衬片与平叉侧管焊接组合焊接过程的数值模拟

6 结论

致 谢

参考文献

附 录