基于有限元分析法挖掘机上车架焊接变形及校形研究

摘要

液压挖掘机是一种常用的工程机械，其作用是在土建类工程中进行土方的破碎，挖掘和装载。挖掘机自身重量较重，且工作过程中需要承受很大的外力，结构件的焊接质量直接影响挖掘机的使用寿命。液压挖掘机结构复杂，焊接结构件之间配合精度要求高，而结构件在焊接过程中会产生焊接变形，导致无法进行下一步的机械加工，装配，影响正常生产进度;或装配后部件之间存在干涉，产生质量问题，损害企业的品牌形象、质量、信誉，给企业带来无法估量的巨大的损失。 本课题的研究对象是液压挖掘机的上车架，其上安装了挖掘机的绝大部分的电器、管路，且上车架为回转结构需要与下部的下车架进行配合，焊接变形控制的好坏与产品质量密切相关。 本文对挖掘机的焊接变形进行了研究，得出了如下结论: (1)挖掘机结构件的实际焊接工艺，焊接变形产生的原因进行了阐述;提出了针对焊接变形的控制方法，对于已发生焊接变形，且焊接变形量超出使用要求的结构件，提出来矫正方法。 (2)根据上车架的结构，建立仿真模型，同时为了提高计算效率对仿真模型进行了简化;依据上车架的实际焊接情况来选取热源模型，设定材料属性，边界条件。假定不同的焊接顺序，分析模拟后的焊接变形量，并进行实际验证。 (3)对于上车架的焊接变形采用最常用的方法火焰校形进行矫正。对于火焰校形时的注意事项、参数选择、冷却方式、加热位置进行了研究、论述。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 焊接变形的产生

1．3 焊接变形控制方法概述

1．3．1 焊缝的优化

1．3．2 焊接工艺的优化措施

1．3．3 焊接变形的校形工艺

1．4 焊接变形预测研究概述

1．5 本文主要研究内容

第2章 上车架焊接工艺

2．1 上车架焊接工艺介绍

2．2 上车架的焊接变形

2．2．1 材料对上车架焊接变形的影响

2．2．2 结构对上车架焊接变形的影响

2．2．3 工艺对上车架焊接变形的影响

2．3 上车架焊接变形控制方法

2．3．1 上车架焊缝对变形的影响

2．3．2 上车架焊接工艺控制变形措施

2．3．3 上车架焊接变形的矫正工艺

2．4 固有应变理论

2．4．1 固有应变理论概述

2．4．2 固有应变的基本概念

2．43 有限元法在固有应变理论中的应用

2．5 焊接热弹塑性理论

2．6 本章小结

第3章 上车架焊接变形仿真

3．1 研究对象

3．2 有限元模型的建立

3．2．1 结构简化

3．2．2 结构单元尺寸简化

3．2．3 模型展示

3．3 材料属性的定义

3．4 热源模型的选取

3．5 边界条件的定义

3．5．1 热边界条件

3．5．2 位移边界条件

3．6 生死单元技术

3．7 模拟结果

3．7．1 焊接顺序变形分析

3．7．2 各种焊接顺序的焊接变形比较

3．7．3 角变形分析

3．8 上车架焊接验证

3．9 本章小结

第4章 上车架底板的火焰校形

4．1 火焰校形的原理

4．2 火焰校形的注意事项

4．3 火焰校形的参数选择

4．3．1 加热温度的选择

4．3．2 火焰校形的加热方式

4．3．3 火焰校形的冷却方式

4．3．4 加热燃烧比

4．3．5 火焰校形的气体流量

4．4 上车架火焰校形

4．5 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢