鋁管也可以做軌道列車的焊接研究 本世紀(jì)以來我國城市化進程日益推進,具有節(jié)能、快捷和大運量特征的城市軌道交通工具愈加受到眾多城市的關(guān)注,同時對軌道車輛產(chǎn)品的質(zhì)量和安全性也提出了更高的要求。鋁合金具有密度小、焊接性好、耐腐蝕性能等優(yōu)點,使其成為軌道列車普遍使用的金屬材料,但作為焊接材料,在結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造過程中存在著焊接殘余變形和焊接疲勞兩大問題。同時研究了工藝參數(shù)譬如焊接速度、焊接電流對焊接變形的影響。其次,對城市軌道鋁合金列車司機室處側(cè)墻的焊接變形進行仿真模擬。利用八節(jié)點六面體網(wǎng)格對側(cè)墻模型進行精準(zhǔn)建模,并利用移動的雙橢球熱源來模擬MIG自動焊過程。同時設(shè)計了三種不同的焊接順序,量化對比了不同焊接順序下的仿真結(jié)果。結(jié)果表明,不同的焊接順序?qū)?cè)墻焊后變形具有一定影響,且由外側(cè)向內(nèi)側(cè)的焊接順序能更好的控制側(cè)墻焊后變形。在鋁合金車體中,側(cè)墻作為連接頂棚與底架最主要的結(jié)構(gòu),在焊接過程中由于熱輸入的不均勻變化,在焊接接頭處會產(chǎn)生殘余應(yīng)力,從而造成焊接變形,而焊接變形過大則會嚴(yán)重影響車體組焊工序。因此焊接變形的預(yù)測與控制是車體研發(fā)前期需要重點考慮的方面,同時焊接接頭作為車體中最容易發(fā)生疲勞破壞的結(jié)構(gòu),需要對其疲勞強度進行合理的預(yù)測,以確保車體設(shè)計的可靠性。從焊接質(zhì)量的角度而言,焊接變形的控制好壞直接決定焊接質(zhì)量,而焊接質(zhì)量則是影響焊接疲勞強度的關(guān)鍵因素。本文研究內(nèi)容如下:首先,利用ABAQUS軟件對鋁合金薄板焊接過程進行了溫度場、應(yīng)力應(yīng)變場的數(shù)值仿真,采用生死單元技術(shù)模擬焊接填料過程,輸出的溫度場驗證了 ABAQUS平臺進行焊接仿真的可行性。經(jīng)過上述一系列關(guān)于鋁合金焊接過程的分析,為鋁合金側(cè)墻焊接工藝參數(shù)的確定提供工程指導(dǎo),同時為鋁合金型材對接接頭的抗疲勞設(shè)計提供數(shù)據(jù)支撐。然后,采用固有應(yīng)變法對側(cè)墻有限元模型進行焊接變形預(yù)測,并與熱—彈—塑性法輸出的結(jié)果進行對比。結(jié)果表明,兩種方法輸出結(jié)果有些差異,但在誤差允許范圍內(nèi),驗證了固有應(yīng)變法能預(yù)測焊接變形大幅度降低計算規(guī)模,同時也能夠保證結(jié)果的正確性。最后,取車體側(cè)墻兩塊型材板進行疲勞強度分析計算,通過參考實際試驗,利用等效結(jié)構(gòu)應(yīng)力法預(yù)測側(cè)墻對接接頭疲勞強度,對模型進行不同載荷下的疲勞壽命計算,最后得出側(cè)墻中對接接頭的疲勞極限強度為25.4MPa。
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