碳纤维复合材料汽车B柱加强板的优化与性能分析

通过建立B柱总成的有限元仿真模型,在等刚度原则下,对碳纤维复合材料B柱加强版进行自由尺寸优化、尺寸优化、铺层角度优化设计,并对B柱总成进行三点弯曲有限元仿真,获取优化后模型的最大位移及最大强度.通过真空导入成型工艺制作B柱加强板样件,并对碳纤维复合材料B柱总成进行三点弯曲试验,校核总成的强度指标.最后基于2018版C-NCAP标准分析整车侧面碰撞性能.通过对比刚度、弯曲性能、侧面碰撞侵入量、侧面碰撞侵入速度、侧面碰撞加速度,优化设计后的碳纤维复合材料B柱加强板可在保证刚度、强度及侧面碰撞性能的前提下替代原钢制B柱加强板,并使B柱加强板减重1.376 kg,减重比达到76.4%.     

基于仿真的选区激光熔化工艺结构变形补偿设计优化

针对选区激光熔化工艺中残余应力造成的变形缺陷问题，介绍了一种基于有限元仿真的选区激光熔化工艺的结构变形补偿设计优化方法.以螺旋桨结构成型为例，首先建立了宏观尺度上基于有限元方法的热-力耦合仿真模型，然后分析了成型零件中的残余应力与变形分布规律，并提出了利用变形场反馈调整零件设计的几何结构的方法，通过多次反馈迭代，实现了成型后零件变形几何与期望几何之间的形状误差逐步减小.数值试验结果表明:经过变形场反馈调整4次，成型后的螺旋桨结构相较于期望几何结构的最大形状误差下降了94%；同时也发现，设计迭代过程中，零件成型后的残余应力与实际变形基本不变.      

基于UV线的几何旋转变形回弹补偿算法

针对汽车高强钢板结构件的特点和回弹变形规律,提出了一种基于UV(等参)线的几何旋转变形回弹补偿算法.该算法利用UV线对曲面进行离散,通过截面线的旋转变形原理获得离散点的变形量,并以曲面原有UV方向对变形后的离散点进行曲面重构.该算法考虑了冲压方向的回弹补偿修正量,以满足冲压工艺性.介绍了几何旋转变形算法的实现流程,并利用CAA(组件应用架构)技术将算法与CATIA(计算机辅助三维交互应用)平台无缝集成,以获得较高质量的模具几何补偿型面,可以直接用于数控加工.最后以一个典型的高强钢板汽车结构件的几何旋转变形回弹补偿来验证该算法的有效性和可行性.     

铝合金激光焊接变形测量

摘要： 首先从激光焊接铝合金薄板的激光光谱入手,发现波长为600～650 nm激光的光强几乎不变,选择了合适的窄带宽滤光片,使得CCD相机采集的整个焊接过程图片光强均一,整个过程不受焊接过程中激光光强的影响.然后在最佳的焊接参数下焊接,用2台CCD相机在脉冲信号下同时进行图像采集,通过匹配计算分析得到板件在整个焊接过程中全场三维变形量、形貌和应变,能够实时地再现变形过程,得到任意时刻的三维上的焊接变形量以及该时刻的形貌及应变.     

高强钢激光拼焊板热冲压材料模型的构建及实验验证

为了能够采用数值方法准确模拟高强钢激光拼焊板热冲压过程,研究了热冲压过程的相变转化模型、传热模型及激光拼焊板的热力学模型,包括2种母材及焊缝区域热力学模型的建立,并建立了完整的数值仿真模型.选取1.6 mm的硼钢B1500HS和1.2 mm的低合金高强钢B340LA进行激光拼焊,对其进行热冲压成形实验,并对热冲压件B柱加强件进行厚度分布分析及微观组织测试,通过与数值模拟结果的比对验证了材料模型的可靠性.     

车门内板用激光拼焊板开裂问题研究

车门内板是汽车上典型使用激光拼焊板的拉延件,国内某汽车厂生产的知名SUV在生产过程中使用牌号为DC56D+Z的材料冲压车门内板时出现了批量开裂现象,本文通过分析激光拼焊板表明粗糙度、钢板的力学性能、两种不同板材焊接的焊缝强度以及生产过程中冲压工艺的方法确定了车门内板冲压开裂的原因,并根据各项分析数据提出了有效的整改措施,通过对改善后的工艺进行激光拼焊板冲压,使开裂比例保持在千分之三以内,完全满足现有生产条件.另外,进行网格试验进一步明确冲压后零件的各项性能满足设计要求.     

热处理对超厚板焊接残余应力影响的数值分析

基于ABAQUS软件的热弹塑性有限元程序,对390 mm超厚度20MnMoNb钢板拼焊制造EO反应器管板的焊接过程进行焊接残余应力与变形有限元模拟,考察焊后500℃热处理对板内残余应力与变形的影响。结果表明:超厚板焊态在焊缝及热影响区存在高度不均匀的残余应力,由于为了限制管板的变形,在板面上施压有配重,导致先焊面的残余应力较大,特别是在靠近表面的焊缝及热影响区附近存在残余拉应力峰值;后焊面的残余应力相对较小一些;焊缝内部为残余压应力;焊后管板发生了一端翘起的角变形;500℃热处理可明显降低厚板的焊接残余应力,且使应力分布趋于均匀,但热处理后焊接变形有所增大。     

焊缝层数对特厚度管板焊接残余应力与变形影响的有限元分析

基于ABAQUS软件,建立了顺序耦合的焊接残余应力与变形有限元计算程序,对大型环氧乙烷（EO）反应器国产化中采用的390 mm厚20MnMoNb特厚板拼焊反应器管板的焊接过程进行了残余应力与变形计算,并讨论采用不同焊缝层数对管板焊后残余应力与变形的影响.焊接采用双U形坡口,通过翻转管板进行两面坡口的交替焊接,为防止管板发生过度变形,焊接时始终在管板两端压有重量为4.5 MN配重.计算结果表明：焊后管板发生了一端翘起的角变形,在靠近表层的焊缝及热影响区存在较大残余拉应力,在焊缝内部为较大的残余压应力;由于配重对变形的限制导致先焊面的应力大于后焊面;增加焊缝层数,使变形增加,残余应力降低,但并不显著.对如此大型特厚板约束焊,增加焊缝层数不是降低其焊接残余应力的有效手段.     

基于侧面碰撞的热成型钢应用分析

高强度钢的热成型技术可以解决传统成型钢板在汽车车身制造中遇到的诸多问题,而且使车身更加安全环保节能.以某型轿车为例,通过动力显示仿真软件LS-DYNA建立了整车侧面碰撞模型,车门防撞梁模型,B柱加强板碰撞仿真模型,将传统成型钢板和热成型钢板进行仿真对比分析.结果表明,采用2.0 mm热成型防撞梁替换原2.5 mm普通型防撞梁,B柱加强板厚度由1.5 mm降为1.2 mm,整车车身侧面碰撞安全性能大幅提高,新设计车门内凹420.33 mm,比原始设计的426.74 mm显著减小.     

基于侧面碰撞的多用途乘用车侧面结构优化

为了提升多用途乘用车的侧面碰撞安全性能,采用有限元分析与实车试验相结合的方法,对其进行了结构优化.建立了该车的有限元模型,通过实车正面碰撞试验与有限元仿真的对比,验证了有限元模型的准确性.根据侧面碰撞法规进行了侧面碰撞仿真分析,采用正交试验设计方法,对B柱内外板和车门加强板选取5个优化参数,分别设置4个水平,得到不同的设计方案.采用极差分析法和多因素权重优化法对试验结果进行分析,找出最显著的因素水平获取最优设计方案.结合侧面结构特点,对车门和B柱结构进行改进得到最终优化方案.将优化后的车型与原车型仿真结果进行对比分析,结果表明:测量点的侵入量和侵入速度都有了明显的降低,验证了优化方案的有效性.     

离焦量对激光拼板焊缝显微形貌的影响

本文通过对DC04钢板激光拼焊工艺参数进行优化,研究了拼焊参数中离焦量对焊接接头成形质量、显微组织影响的情况。研究表明,离焦量的数值对于焊缝整体形貌有着不同程度的影响,离焦量的值为板厚的1/4左右,焊后可获得理想的形貌;同时离焦量的正负会影响激光照射位置,照射位置不同,焊缝的熔融位置、金属熔化量以及结晶过程均不同,因此也会影响到焊缝的整体形貌。     

弹体对钢板-混凝土板的贯穿计算问题

讨论了钢板-混凝土板中钢板对贯穿过程的影响.根据钢板-混凝土板多阶段变形与破坏状态和能量在时间、空间上的分配差异,提出了钢板-混凝土板的变形与破坏模型,确定了钢板膜力参数,从而给出了弹体和贯穿块的运动方程.得出了钢板的加入使弹体的侵彻深度明显减小的结论.     

大截面超长十字型钢柱制作安装技术

目前,在大型钢结构施工中,大多采用施工现场制作安装,且在T形制作过程中,采用钢板直接做成T型钢,焊接变形难以控制,十字柱组立过程主、副部分定位与精度均难以控制,施工难度较大,工期和质量都难以保证,而甘肃省第二安装工程公司采用工厂化制作,标准化生产,在十字型钢柱制作时,利用H型钢对称热收缩变形的原理,先制作H型钢再切割成两个T型钢,并采用分段间隔切割的方法,有效地减小了T型钢制作的焊接变形。十字型钢柱主、副部分组立时采用加劲板和工艺隔板,提高了装配精度,有效地降低了焊接应力。安装时采用多点吊装法将十字钢柱吊装就位,避免了超长十字型钢柱吊装挠度,降低了十字柱吊装变形。通过缆风绳法结合经纬仪调整钢柱中心线,螺母结合垫铁法调整钢柱的标高等方法保证了钢柱的安装精度。     

大功率条件下蜂窝状冷凝板激光焊接变形的控制

以CO2 激光焊接304不锈钢蜂窝状冷凝板为研究对象,针对出现焊接变形问题,研究了因激光焊接功率不同导致焊缝尺寸不同对蜂窝状冷凝板焊接接头最大承载载荷、焊接残余应力与应变的影响,采用小孔法测量不同工艺条件下焊接残余应力,并提出了控制蜂窝状冷凝板焊接变形的方法。研究表明：当焊接功率为1.4、1.8 kW时,两种工艺条件下纵向弯曲挠度和纵向收缩应力比与焊缝截面积之比相同为1.000∶1.328;测量所得焊接残余应力之比为1.000∶1.391,与计算所得值相近。分析发现焊缝最大承载能力与焊缝截面积有一定的关系,并提出了该新型函数关系表达式。提出了内外循环式焊接顺序,此方法能减少焊接变形的发生,又几乎不影响焊接生产效率,极大提高了蜂窝状冷凝板的生产质量。     

农业机械在焊接维修中的变形与控制对策

农业机械主要是由各类型材或钢板通过焊接连接而成，在使用过程中，由于受到外力的作用，产生变形或破坏，焊接作为其常用的维修方法，容易引起焊接变形。通过对焊接变形影响因素的分析，发现焊接变形主要是由于局部的加热和冷却产生焊接内应力所造成的，由此提出了预防焊接变形的相应措施。     

高强度U肋加劲钢板残余应力测试及模拟分析

为研究Q420级高强度U肋加劲钢板纵向焊接残余应力分布特点及影响因素,利用切割法对U肋加劲钢板进行了纵向残余应力测试,通过三维实体热弹塑性有限元模型和单元生死技术模拟了焊缝填充和焊接过程,比较分析了高强度钢和普通强度钢的残余应力分布特点,探讨了母板厚度及U肋的厚度、间距、宽度、高度对加劲板焊接残余应力的影响.研究结果表明,U肋两侧的焊接先后顺序并不影响加劲板的残余应力分布;非焊接区域残余压应力峰值和分布特点与板件材料的屈服强度基本不相关;板件厚度、U肋顶宽和U肋高度是影响高强度U肋加劲钢板焊接残余应力的主要因素.     

外端板加强式节点抗震性能试验研究

提出外端板加强式焊接节点与栓焊混合节点构造形式.通过6个钢管混凝土柱-钢梁节点的低周反复荷载试验,分析并比较了外端板加强式焊接节点、栓焊混合节点与穿芯螺栓-加劲端板节点在不同构造、不同梁柱刚度比下的破坏过程及特征,对节点的滞回曲线、承载能力、延性和耗能能力、强度与刚度退化等抗震性能进行了研究.试验结果表明:当梁柱刚度比较小时,两种新型节点与穿芯螺栓-加劲端板节点均表现为梁端出现塑性铰破坏;当梁柱刚度比较大时,外端板加强式焊接节点发生核心区焊缝开裂破坏,外端板加强式栓焊混合节点发生柱端弯折破坏;与穿芯螺栓-加劲端板节点相比,两类新型节点具有更高的承载力和更好的安全储备,且滞回曲线饱满,各抗震性能指标较好,满足强节点弱构件的抗震设计要求.     

组合板剪切粘结机理及承载能力试验

压型钢板与混凝土界面的纵向剪切粘结破坏是组合板最为常见的破坏方式.端部锚固明显改善了组合板的纵向剪切粘结承载特性.当前的计算方法,如m-k法和部分连接法对此考虑并不充分.进行了13块足尺组合板的承载力试验,通过组合板的挠度、端部滑移和截面应变分布等试验结果,揭示了组合板剪切粘结破坏机理,分析了端部栓钉锚固、跨度、板厚和剪跨长度对组合板剪切粘结承载力的影响.根据组合板截面的内力及变形几何关系,得到了压型钢板与混凝土界面纵向剪力与竖向剪力的关系.对m-k法和部分连接法进行了分析比较,根据组合板界面剪切粘结极限状态,对部分连接法方法进行了改进,其计算结果与试验结果吻合较好.     

转化炉薄型壁板焊接变形控制

薄型钢板对热源极为敏感,一旦受热极易发生波浪变形.在大面积薄板焊接工程中,焊接变形量的大小是衡量该工程成功与否的重要标志.就某公司甲醇装置转化炉炉壁板焊接工程的成功经验,阐述了控制薄板焊接变形的合理措施和变形后矫正方法,旨在类似工程中借鉴和参考.     

SYP系列盘管风机镀锌钢板叶轮激光焊接工艺

SYP系列盘管风机叶轮采用薄镀锌钢板焊接而成,传统的电弧焊焊接工艺由于其热输出量大、焊接废品率高,满足不了目前公司质量管控要求。而激光焊接作为一种新兴焊接薄镀锌钢板方法,具有无可比拟的强大优势。该文以SYP130/160J风机为例介绍了SYP系列盘管风机镀锌钢叶轮激光焊接工艺,通过对实际产品焊接质量检测表明,该焊接工艺以及焊后产品质量、成品率均可满足要求。