《侧梁焊接变形》word版

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1、目录目录第一章绪论11.1引言11.2课题研究的目的和意义11.3国内外研究现状31.3.1焊接仿真研究现状31.3.2侧梁焊接仿真研究现状41.4转向架构架侧梁焊接工艺51.4.1武汉地铁2号线、八轴机车转向架构架简介51.4.2武汉地铁2号线构架侧梁焊接工艺71.4.3八轴机车侧梁焊接工艺91.5本文主要研究的方法和内容13第二章焊接变形仿真理论基础152.1有限元及相关基础理论介绍152.1.1有限元的基本思想152.1.2morfeo软件介绍152.2基于morfeo的构架焊接热源校核162.2.1温度场数学模型162.2.2焊接过程物理模型

2、172.2.3热源校核192.3本章小结20第三章武汉地铁2号线侧梁仿真变形研究213.1建立武汉地铁2号线侧梁有限元模型213.1.1建立三维模型213.1.2划分网格213.2武汉地铁2号线侧梁仿真结果及分析223.2.1下盖板组装仿真结果223.2.2立板、下盖板与隔板组装仿真结果273.2.3整体组装仿真结果303.2.4武汉地铁2号线侧梁体焊接变形仿真总结333.3本章小结34I目录第四章八轴机车侧梁仿真变形研究354.1建立八轴机车侧梁有限元模型354.1.1建立三维模型354.1.2定义材料属性与焊接规范364.1.3划分网格364.2

3、八轴机车侧梁仿真结果及分析374.2.1侧梁立板组装仿真结果374.2.2下盖板组装仿真结果404.2.3上盖板组装仿真结果424.2.4下盖板、隔板与立板组装454.2.5侧梁体组装仿真结果484.2.6八轴机车侧梁体焊接变形仿真总结514.3本章小结52第五章仿真结果与试验结果对比535.1武汉地铁2号线侧梁焊接变形仿真结果与试验结果比较535.2八轴机车侧梁焊接变形仿真结果与试验结果比较555.3结论56结论57参考文献58哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明62致谢63个人简历64I第一章绪论第一章绪论1.1引言随着国民经济的快速发

4、展以及国家对铁路及城市轨道交通行业的大力支持，我国铁路、轨道交通装备行业得到迅猛发展。其中铁路行业正以快速、重载的模式不断发展；城市轨道交通中地铁作为方便快捷的交通工具，可以满足短时间、高密度、长距离、大运量等运输要求，有效地缓解了城市交通的拥堵问题，成为目前当今社会城市交通运输的发展趋势。转向架是电力机车及地铁车辆的主要组成部分之一。它主要用来承受车体的重量，传递牵引与制动载荷，并利用轮轨间的粘着保证牵引力的产生。转向架结构性能的好坏，直接影响机车的牵引能力、运行品质、轮轨的磨耗和列车的安全[1]。构架作为转向架的重要部件之一是连接转向架各组成部分

5、的骨架，它不仅承受机车及地铁车辆上所以装备的质量，而且还承受和传递机车、地铁在运行过程中产生的各种不同方向和随机变化的力。为了保证轮对、悬挂系统、牵引系统、电机悬挂系统以及制动系统等部件可靠地工作，要求转向架构架不仅要有足够的刚度和强度，还要有足够的尺寸精度，才能保证机车及地铁车辆在高速下平稳、安全地运行[2]。所以如何保证机车及地铁转向架构架焊接结构的安全性以及尺寸精度和安装精度是长期以来轨道交通装备行业需要重点关注的问题。1.2课题研究的目的和意义电力机车及地铁转向架构架大多采用焊接结构，由不同尺寸，不同形状的箱型结构梁构成。电力机车转向架构架一

6、般由左、右两根侧梁，一根或几根横梁或者端梁组成。二轴转向架构架中间有一根横梁，前后各有一根端梁呈“日”字形；也有的二轴转向架没有端梁呈“H”形。三轴转向架中间有两根横梁前后各有一根端梁呈“目”-57-第一章绪论字形。地铁转向架构架通常由左、右两根侧梁，一根横梁组成呈“H”形。机车及地铁转向架构架侧梁的主要作用是向轮对传递垂向力、横向力和纵向力以及规定轮对的位置。横梁的主要作用是保证构架在水平面内的刚度，保持每个轴的平行以及承托牵引电机等部件[3]。和其它焊接结构一样，构架在焊接过程中由于急剧地非平衡加热及冷却，将不可避免地产生不可忽视的焊接残余变形，

7、这是影响结构设计完整性、制造工艺合理性和结构使用可靠性的关键因素，它会导致在焊接接头中产生冷、热裂纹等隐患，在一定条件下，还会对结构的断裂特性、疲劳强度和形状尺寸精度等，产生极为不利的影响，因此，在产品的使用过程中，由于焊接残余变形的存在，造成了许多安全隐患。为了避免由于构架各部件焊接变形而导致的结构几何不完整性和产品质量不稳定性，顺利进行构架大组装，在侧梁等部件焊接后必须增加附加工序矫正变形，通常采用火焰矫正和机械（压力机）矫正两种方法，这不但浪费时间，而且要花费大量资金。有资料显示，在焊接构架生产中，每台车仅采用压力机矫正构架侧梁焊接变形的工时和

8、能耗费用就有0.5万元。而且采用火焰矫正和机械矫正焊接变形，会导致安全隐患，如焊缝附近发生区域压裂的现象，造