汽车驱动桥壳焊接变形及焊接残余应力有限元仿真分析

汽车驱动桥壳焊接过程中复杂的温度场与焊接残余应力分布使桥壳产生了较大的焊接变形，利用CATIA建立桥壳三维模型， 使用Simufact Welding软件对其焊接温度场和焊接残余应力及焊接变形进行模拟分析，研究了装夹条件对桥壳焊接变形及焊接残余应力的影响.结果表明:桥壳焊接变形以桥壳两端向焊缝方向收缩翘曲变形为主，最大值为11.63mm，桥壳焊缝的焊接残余应力以桥壳轴向方向的拉应力为主.在桥壳焊接冷却阶段，延长夹具对桥壳的约束控制时间(600s)可以有效地减少桥壳的焊接变形及焊接残余应力，与桥壳焊接的全自由冷却(保持夹具对桥壳的冷却控制时间30s)相比，桥壳焊接变形减小了20%~26%.     

驱动桥壳虚拟台架仿真及轻量化优化

利用CATIA软件建立驱动桥壳的三维模型,应用Hyperworks建立驱动桥壳虚拟试验台架仿真模型,运用Optistruct软件分析该驱动桥壳虚拟台架试验,得出桥壳的刚度、位移、应力以及桥壳本体的应力.对桥壳进行振动模态分析,验证桥壳应力集中位置分布的合理性.通过构造Kriging近似模型,对驱动桥壳进行轻量化优化设计,并对优化后的模型进行仿真验证.仿真结果表明,优化后驱动桥壳的质量有一定的减轻,其刚度、应力均满足台架试验要求,具有一定的实际应用价值.     

电动汽车驱动桥桥壳有限元分析

为满足某低速电动汽车驱动桥桥壳刚度、强度设计要求,根据该桥壳实际受力特征,对其在不同工况条件下的刚度、强度进行有限元分析。在CATIA中建立驱动桥桥壳各零部件的实体模型并进行装配;将装配体模型导入ANSYS Workbench中,建立各部件间的连接关系、划分有限元网格、添加约束条件并施加载荷;对4种工况下驱动桥桥壳应力和应变分布情况进行了有限元仿真。仿真结果表明,该驱动桥桥壳满足刚度、强度及变形量要求,为驱动桥后续改进优化提供了对照标准。     

纯电动汽车驱动桥的轻量化设计

为解决电驱动桥非同轴问题,减少环境污染,进行了电驱动桥的轻量化设计。提出一种新型纯电动汽车同轴一体化电驱动桥结构,在4种极限工况下进行了桥壳强度、刚度有限元仿真分析。根据有限元分析结果,以桥壳厚度为优化变量、以桥壳质量为目标函数建立电驱动桥桥壳轻量化优化模型。以目标驱动方法对轻量化模型进行求解,对比分析桥壳厚度与驱动桥桥壳最大位移变形、最大应力及质量之间的响应曲面关系。对轻量化设计后的电驱动桥在4种极限工况下进行仿真分析,将分析结果与轻量化设计前进行对比,结果显示轻量化后驱动桥减重8.4%,轻量化效果明显且能够满足驱动后桥使用要求。     

基于多目标优化的某驱动桥壳轻量化设计

为降低某重型自卸车驱动桥壳的质量,对其进行有限元静力学分析,通过解析桥壳结构确定了12个设计参数。利用拉丁超立方抽样法选取60个样本点,根据样本模型有限元分析结果对相关设计参数进行相对灵敏度分析,并构建了桥壳质量、变形、应力、固有频率的Kriging代理模型。以桥壳总成质量和整体最大应力最小化为目标,采用NSGA-II多目标优化算法对所建代理模型进行求解,得到驱动桥壳轻量化设计的最优方案。优化后驱动桥壳质量降低了12.1%,并且桥壳变形、应力和固有频率等性能指标均符合设计要求,验证了所提出的驱动桥壳轻量化设计方法的有效性。     

某轻型货车驱动桥壳的有限元分析

利用Pro/E软件建立驱动桥壳几何模型,然后通过数据输入接口转换为有限元模型。在有限元分析的基础上,得出桥壳典型工况的应力分布和变形情况。结果表明该驱动桥壳在强度和刚度方面均满足要求,验证了设计的合理性,为汽车驱动桥的强度评价及疲劳寿命估算提供了相关数据。     

驱动桥的整体有限元动态模拟

针对驱动桥试验只能得到桥壳表面振动数据的问题,采用驱动桥整体动态模拟方法来弥补试验数据的不足,从而获得驱动桥内部任意位置的应力、位移、加速度等数据.对驱动桥总成建立三维模型和有限元模型,通过驱动桥总成模态试验与有限元模态计算结果的对比方法,来验证有限元模型的正确性,对驱动桥整体做有限元动态模拟,并利用台架试验对动态模拟结果进行了验证.试验结果表明,驱动桥的整体动态模拟表面振动数据与试验数据相一致,得到的驱动桥内部数据为驱动桥的振动噪声研究提供了直观依据.     

宽体矿用自卸车驱动后桥桥壳有限元分析

为了解决宽体矿用自卸车驱动后桥桥壳在使用破话失效问题,研究宽体矿用自卸车驱动后桥桥壳在典型工况下整体应力、变形分布情况,发现驱动桥桥壳存在的较大安全裕度,为后续针对桥壳结构的优化提供一定指导意见。     

盾构切刀硬质合金与钢基体钎焊残余应力

针对盾构切刀容易出现焊接裂纹以及残余应力过大导致刀具切削时合金容易剥落的难题,建立了切刀钎焊热力耦合过程有限元分析模型,通过模拟计算和X射线衍射仪对残余应力进行试验验证,研究不同焊接结构切刀的钎焊温度场和残余应力场.研究结果表明,切刀刀头钎焊后冷却过程中温度场呈现梯度分布.当钎料厚度为0.25mm时,刀头应力危险区残余应力最小,160mm刃宽切刀的合金块数设计为3块可降低焊接残余应力、提高焊接强度.残余应力试验结果与数值模拟结果趋势基本吻合,钢基体表面为压应力.     

板件厚度对钢桥面板顶板纵肋焊接残余应力的影响分析

为考察板件厚度变化对正交异性钢桥面板顶板-纵肋焊接残余应力的影响规律,采用ANSYS有限元软件的生死单元技术和热-结构耦合分析方法,对顶板-纵肋焊接细节进行了数值模拟,得到其焊接残余应力分布,并重点分析了板件厚度变化对焊接残余应力的影响规律.研究结果表明,横向残余应力在焊趾和焊根附近达到最大值,其数值约为材料屈服强度的2/3;纵向残余应力在焊缝中心处达到最大值,其数值已超过材料屈服点.板件厚度变化对纵向残余应力影响不明显,对横向残余应力影响较大,当顶板件厚度由12 mm增大到20 mm时,横向残余应力最大值增加45%.基于分析结果,建立了不同板件厚度的焊接残余应力统一分布模型,为顶板-纵肋焊接残余应力的研究与设计提供参考.     

HG785高强钢焊接残余应力试验研究

利用X-射线法对HG785高强度钢焊接残余应力进行了测试,得到了该材料焊后残余应力的大小及分布规律;并探索了不同深度方向焊接残余应力分布特点。通过试验发现经对接施焊后,表面残余应力主要表现为残余拉应力,最大幅值可达760.4 MPa,为试验件材料屈服强度的92.2%,几乎接近屈服强度。试验结果表明,内部残余应力较表面应力有所降低,在焊缝中心的残余应力值降幅较小;而在远离焊缝中心区域的应力值降幅明显,部分区域甚至出现了残余压应力。     

重卡驱动桥壳疲劳稳健性与轻量化设计

驱动桥壳轻量化设计对于提高承载能力、降低生产成本具有重要的意义.本文在驱动桥壳有限元分析和疲劳分析计算的基础上建立驱动桥壳多目标优化模型，对重型卡车驱动桥壳进行参数化设计，建立正交试验表，利用田口方法和综合评价方法对驱动桥壳的疲劳性能稳健性和质量进行优化设计.优化结果表明，此方法可以应用于驱动桥壳的多目标优化，优化后驱动桥壳的疲劳稳健性能得到提高，减轻了质量，因此节约了桥壳材料，降低了生产和运营成本，提高了设计水平.     

混合钢U肋加劲板焊接残余应力影响因素分析

建立三维热弹塑性有限元模型,对混合钢U肋加劲板的焊接温度场和应力场进行模拟,并应用盲孔法残余应力测试试验验证了该数值模拟方法的正确性.应用经验证的焊接残余应力数值模拟方法,研究散热系数、焊接有效功率、熔池面积大小、焊接速度变化对混合钢U肋加劲板焊接残余应力分布与大小的影响.结果显示,焊接有效功率对混合钢U肋加劲板的残余应力分布的影响最大,其次为熔池面积及焊接速度,散热系数影响很小;母板和U肋的残余拉应力和残余压应力大小、残余拉应力区分布宽度、母板残余拉应力合力和残余压应力合力,与焊接有效功率和熔池面积大小成正比变化,与焊接速度成反比变化;而U肋残余拉应力合力和残余压应力合力,与焊接有效功率成正比变化,与熔池面积大小和焊接速度成反比变化.     

X80钢曲面对接焊缝残余应力尺寸效应

以试验测得的X80钢高温性能参数为基础建立了曲面对焊结构仿真模型,并进行了试验验证,研究了曲面外径、曲面壁厚和焊缝宽度等尺寸效应对曲面对接焊缝残余应力分布的影响规律。结果表明：曲面外径、曲面壁厚和焊缝宽度的变化均会对曲面对接焊缝残余应力的分布规律产生影响;随着曲面径向截面面积的增大,焊趾处径向残余拉应力逐渐增大,残余压应力峰值逐渐减小;曲面径向截面面积和焊缝宽度的增加,均会引起焊趾处残余拉应力峰值的增大并导致曲面对焊结构中焊接残余应力水平的升高,降低结构整体的耐腐蚀性能和疲劳性能;在选用曲面壁厚小于4 mm的曲面结构进行工程设计时,焊接残余应力分布对壁厚的变化十分敏感,极易导致结构内部残余拉应力的增大并产生应力集中区域。     

焊接残余应力对钢桁斜拉桥整体稳定性的影响

以郑州黄河公路铁路两用桥为背景,建立了桥塔与主桁连接部位的三维有限元模型,考虑材料热物理性能依赖于温度的变化,对桥塔焊趾处典型焊接细节的焊接温度场和焊接残余应力进行数值模拟,分析了焊接残余应力对结构整体稳定性的影响。通过热力学分析模拟焊接过程温度场变化,将冷却温度场作为荷载,通过结构分析计算桥塔与主桁连接处焊接残余应力;经过一定的简化,将焊接残余应力作为初应力施加到结构典型焊接细节上,分析其对钢桁结构稳定承载力的影响。计算结果表明:初应力同时施加于下横梁和中桁架上弦杆时,稳定系数下降13%;故在焊接结构中初应力对稳定性的影响应引起足够重视。     

客车驱动桥壳智能化CAE系统的知识表示研究

为了开发客车驱动桥壳智能化CAE系统的需要,建立了某型号客车驱动桥壳的三维几何模型,并运用ANASY软件对其进行了有限元分析,得出了在典型工况下的应力和应变分布,分析了驱动桥壳的强度和刚度性能,积累了对驱动桥壳CAE分析的知识.在此基础上,通过对知识工程中知识表示的研究,探讨了适用于驱动桥壳CAE分析知识表示的表示方法,采用面向对象的知识表示法、框架知识表示法、产生式规则知识表示方法三种方法的混合知识表示体系对其进行表示,为开发客车驱动桥壳智能化CAE系统奠定了基础.     

薄壁球壳TIG预变形焊接工艺的数值模拟

为解决大型薄壁球壳结构TIG预变形焊接的变形分析问题,提出了基于非线性数值计算程序的子结构分析方法. 将整体结构分为法兰-蒙皮子结构和蒙皮主结构两部分. 首先,对子结构进行预变形分析. 在此基础上采用热-弹塑性分析方法对带有预应力的子结构进行焊接热应力场分析. 最后将子结构与主结构组合,并释放约束,得到了焊接后整体结构残余应力及变形场. 结果表明,当焊缝边缘预应力接近材料屈服强度,可以将最大残余变形削减65%.      

汽车驱动桥壳台架试验的有限元模拟

在Pro／E环境下建立某汽车驱动桥壳3D模型，利用ANsYs软件，按国家驱动桥壳台架试验的标准，在计算机中采用有限元方法模拟其垂直弯曲刚性试验、垂直弯曲静强度试验和垂直弯曲疲劳试验。分析结果表明，该桥壳具有足够的静强度和刚度，疲劳寿命超过国家标准，产品设计满足要求。同时将有限元计算结果与试验结果进行了对比，吻合较好。因此用有限元模型模拟台架试验的方法是可行的，能实现在设计阶段对试验结果的预测，有效地降低设计成本，缩短设计周期，产生较好的经济效益。     

基于ANSYS的叉车减速器壳体分析与研究

驱动桥是叉车传动系统的重要组成部分,而减速器是驱动桥的关键部件之一,其主要作用是降低转速和增大转矩,因此减速器壳结构设计的合理与否和整个传动系统能否稳定运行密切相关.本文利用ANSYS有限元软件对设计的减速器壳体进行仿真分析,考虑2倍桥负荷和螺栓预紧力的影响,得到应力和变形分布情况,最后通过台架试验验证所设计的减速器壳是符合标准的.     

LZ-662客车骨架焊件残余应力及其消除的探讨

本文依据公路客车车身骨架焊接组件残余应力分布规律的试验分析,车身骨架的受力分析及疲劳源分析,提出利用焊接残余应力提高结构承载力和使用寿命的办法。同时还提供了用振动时效消除骨架组件焊接残余应力以及对公路客车车身骨架焊接组件没有必要消除焊接残余应力的依据。