空调压缩机泵壳体焊接变形的有限元分析

摘要

在空调用转子压缩机装配过程中，通常采用三点焊接法连接外壳和泵体组件。焊接后，气缸的变形会对压缩机各零部件间的配合间隙造成影响，导致压缩机的可靠性下降，甚至造成压缩机的报废，给压缩机生产企业带来巨大的经济损失。本文利用ANSYS有限元分析软件，对空调用墨斗型和轮辐型转子压缩机三点焊接过程进行数值模拟，研究墨斗型和轮辐型压缩机在三点焊接后气缸壁和滑片槽的变形规律，通过对比和分析确定最佳的气缸结构。并在此基础上研究不同焊点夹角情况下，压缩机滑片槽与气缸壁的变形规律。最后探讨了螺钉预紧力对压缩机三点焊接变形造成的影响。
　　在模拟中，不但考虑了相变潜热和材料非线性等因素，还对以下问题进行了分析和处理:分析并简化了泵体各零部件之间的接触热阻、细化了应力应变场的边界条件、将螺钉设置为合金钢材料参数、考虑螺钉预紧力对压缩机三点焊接变形造成的影响。
　　模拟结果表明，墨斗型和轮辐型压缩机气缸壁的最大径向变形都位于螺纹孔所对应的气缸壁部位，滑片槽宽的最大变形都位于薄壁部位，轮辐型压缩机气缸壁和滑片槽宽的最大变形均小于墨斗型压缩机。采用对称焊点和镂空结构设计的轮辐型压缩机气缸变形更加均匀，受力更加合理，因此轮辐型压缩机结构更优。轮辐型压缩机左右侧焊点夹角为180°时，滑片槽宽和气缸壁变形最大。螺钉预紧力在焊接前就已经造成气缸壁和滑片槽很大的变形，它是造成压缩机气缸变形的重要因素，在分析中不可忽略。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 空调压缩机焊接变形的研究背景和意义

1．2 焊接数值模拟技术研究概况

1．2．1 焊接温度场数值模拟技术研究进展

1．2．2 焊接应力应变场数值模拟技术研究进展

1．2．3 压缩机三点焊接变形预测研究进展

1．3 本文的主要内容

1．4 本章小结

第2章 焊接过程的有限元理论

2．1 有限元法简介

2．2 ANSYS简介

2．3 焊接温度场的特点和热量传递方式

2．3．1 焊接温度场的特点

2．3．2 焊接热量传递方式

2．4 金属相变潜热问题

2．5 瞬态热分析与非线性分析

2．6 热应力应变理论

2．7 本章小结

第3章 压缩机三点焊接数值模拟前处理工作

3．1 压缩机三点焊接数值模拟流程

3．2 压缩机三点焊接数值模拟的假设条件

3．3 两种结构压缩机简化模型的建立

3．4 压缩机三点焊接温度场模拟前处理工作

3．5 压缩机三点焊接应力应变场模拟前处理工作

3．5．1 接触对的创建与螺钉预紧力的施加

3．5．2 应力应变场的边界条件

3．5．3 应力应变场中温度载荷的施加方法

3．6 本章小结

第4章 压缩机三点焊接变形数值模拟分析

4．1 墨斗型压缩机三点焊接变形数值模拟分析

4．1．1 气缸壁变形分析

4．1．2 滑片槽变形分析

4．2 轮辐型压缩机三点焊接变形数值模拟分析

4．2．1 气缸壁变形分析

4．2．2 滑片槽变形分析

4．3 墨斗型和轮辐型压缩机气缸变形对比分析

4．3．1 滑片槽变形对比分析

4．3．2 气缸壁变形对比分析

4．4 焊点角度对压缩机三点焊接变形的影响

4．5 螺钉预紧力对压缩机三点焊接变形的影响

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢