某运煤专用敞车上侧梁焊接变形Weld Planner仿真
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Ｗｅｌｄ Ｐｌａｎｎｅｒ ２００９软 件 是 一 款 由法 国 ＥＳＩ公 司 开 发 的专 业 焊 接 变形 仿 真 软 件 ．适 合 大 型复 杂 焊 接
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基 于热 弹塑 性 有 限 元 法 的焊 接 仿 真 由于 考 虑 了 焊接 的熔 化 凝 固冶 金过 程 ．其 计 算 工 作 量 庞 大 ．计 算 耗 时 长 ，尤 其 在采 用 三 维 实 体 单元 时 ，因此 ．热 弹塑 性 有 限 元 法模 拟 大 型 焊 接 构件 的焊 接 变 形 有 其 局 限性 ．而 更适 用 于焊 接 接 头 及较 小 构 件 的焊 接 变 形 仿 真 固有 应 变 法 不 考 虑 焊 接 的熔 化 凝 固冶 金 过 程 ，而考 虑 其 热 应 变 、塑 性应 变 及 相 变 应 变 ，计 算 工作 量 小 ，耗 时 短 ．因 此 ．该 法 在 模 拟 大 型 复 杂 焊 接构 件 的焊 接 变 形 方 面更 有 优 势 ．但 获 得 准 确 的 固 有 应 变 数 据 是 决 定 固 有 应 变 法 模 拟 准 确 性 的关 键 此 外 ．我 国对 焊接 仿 真 研 究 较 多 的 是 高等 院校 ．工 业 企业 中 研究 应 用 的较 少 ．因 为不 论 是 热 弹塑 性 有 限 元 法 还 是 固有 应 变 法 ．对 企业 的工 程 应 用 都 有 一 定 的难度
Ｖｉｓｕａｌ Ｍｅｓｈ ５．０模 块 进 行 了 网 格 划 分 及 装 夹 约 束 定 义 ，采 用 Ｗｅｌｄ Ｐｌａｎｎｅｒ ２００９模 块 开 展 焊 接 变 形 仿 真 计 算 。 结 果 表 明 ． 采 用 Ｗｅｌｄ
Ｐｌａｎｎｅｒ软 件 能 够 快 速 高效 预 测 大 型 焊 接 构 件 的 焊 接 变形 ；在 优 化 的 装 夹约 束 条 件 下 ，运 煤 专 用 敝 车 上侧 梁 将 产 生 较 小 的 焊 接 变形 其 ． 两 端 的 最 大 上 翘 变 形 量 为 ３．０９ｍｍ，最 大 的侧 弯 变 形 量 为 ０．１５６ｍｍ， 沿侧 梁 方 向 的 最 大收 缩 变形 量 为 ０２８４ｉｎｎ．同 时 ．在 任 意 ２个 肋 ．
张 磊 ，武 永 亮 ，郭 文 亮 ，冯 存 义 ，段 志 华
（中车 长 江 车 辆 有 限公 司 工 艺 研 究所 ．湖 北 武 汉 ４３０２１２）
摘 要 ： 为 了 能 够 较 准 确 地 预 测 某运 煤 专 用 敞 车 上 侧 梁 的 焊 接 变 形 ， 采 用 Ｓｙｓｗｅｌｄ系 列软 件 对 其 焊接 变形 进 行 了仿 真 分 析 其 中 采 用 ．
我 国 在 焊 接仿 真 技 术 方 面 已有 较 多研 究 ．在 焊 接接 头及 小 构件 的 焊接 仿真 方 面 ．多 采用 Ｓｙｓｗｅｌｄ或 ＡＮＳＹＳ软 件 ．并 基 于 热 弹 塑性 有 限 元 法 ．仿 真 其 焊 接 温度 场 、残 余应 力及 变形 等 ，如对铁 路货 车厚 板对 接 接头 多层 多道 焊 ［１－２］、铁路 罐车封 头坯 料多 道焊 ＿３ｌ及 特厚板 多道焊等 的仿真 ｌ４ 在 大型复杂焊接构件 的焊接 仿真方 面 ，普遍采用 的仿真 软件有 ＡＮＳＹＳ．ＡＢＡＱＵＳ， Ｓｙｓｗｅｌｄ，ＷＳＤＰ，Ｗｅｌｄ ｓｔａ等 ，其计 算 理论 除热 弹 塑 性 有 限 元法 外 ．更 多 的是 基 于 固 有应 变 法 ．如 对 铝
板 焊缝 之 间存 在 波 浪 变 形 ， 最 大 变形 量 为 ０．３３２ｍｍ；模 拟 仿 真 结 果 可 为 大 型 复 杂 焊接 构件 的 产 品 设 计 、组 焊 工装 及 组 焊 工 艺 设 计 提 供
理 论 参 考 。
关 键 词 ：铁 路 货 车 ；焊 接 变形 ；仿 真 ：Ｗｅｌｄ Ｐ１ａｎｎｅｒ模 块
收 稿 日期 ：２０１５—０６—２６
合金 车端 墙 ［５ ３、集 装箱 平 车 中梁 ｌ ６ｌ、高速 列 车 司机 室 窗 框 、Ｐ７０货车 端墙 ＿８＿、大 型复杂 船体 ［９－ｍ］、重 型运 输 车 车 架 纵 梁 等 进 行 仿 真 …］．得 出 其 焊 接 温 度 场 、 残 余 应 力 及 变 形情 况 ，优 化 组 焊顺 序 、装 夹 约束 及 焊接 工 艺参 数 等 截 至 目前 未 见有 采用 Ｓｙｓｗｅｌｄ软件 的 Ｗｅｌｄ Ｐｌａｎｎｅｒ模 块 对 大 型 复 杂焊 接 构 件 进 行 焊 接 变形 仿真 研究 的报 道
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Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．４５ Ｎｏ．７ Ｊｕ１．２０１６ 文章编号 ：１００２—０２５Ｘ（２０１６）０７—００３３—０４
．试 验 与 研 究 ． ３３
某 运 煤 专 用 敞 车 上 侧 梁 焊 接 变 形 Ｗｅｌｄ Ｐｌａｎｎｅｒ仿 真
中 图 分 类 号 ：ＴＧ４０４：ＴＰ３９１．９
文 献 标 志 码 ：Ｂ
０ 引 言 铁 路 货 车 的焊 接 结 构 较 多 ．随 着 铁 路 货 车 向重
载 和 快捷 方 向 发展 ，其 焊 接 结 构 亦 趋 向 大 型化 、复 杂 化 为 了保 证 铁 路 货 车 大 型 复 杂 焊 接 构 件 的 实 物 质量 ．客 观 上 要 求 采 用 优 化 的组 焊工 艺 指 导 车 间生 产 Ｓｙｓｗｅｌｄ软 件 是 一 款 由法 国 ＥＳＩ公 司开 发 的专 业 焊接 模 拟 软 件 ．此 款 软 件 能 够模 拟 焊 接 构 件 的焊 接 变 形 、温 度 场 、残余 应 力及 屈 服 强 度 等 ．从 而 优 化 组 焊 装 夹 条 件 、焊接 顺 序 及 方 向 ．预 测 焊 接 残 余 应 力 及 屈 服 强 度 ．并 可 为研 究 材 料 的 焊 接 工 艺 性 提 供 参考 。
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基 于热 弹塑 性 有 限 元 法 的焊 接 仿 真 由于 考 虑 了 焊接 的熔 化 凝 固冶 金过 程 ．其 计 算 工 作 量 庞 大 ．计 算 耗 时 长 ，尤 其 在采 用 三 维 实 体 单元 时 ，因此 ．热 弹塑 性 有 限 元 法模 拟 大 型 焊 接 构件 的焊 接 变 形 有 其 局 限性 ．而 更适 用 于焊 接 接 头 及较 小 构 件 的焊 接 变 形 仿 真 固有 应 变 法 不 考 虑 焊 接 的熔 化 凝 固冶 金 过 程 ，而考 虑 其 热 应 变 、塑 性应 变 及 相 变 应 变 ，计 算 工作 量 小 ，耗 时 短 ．因 此 ．该 法 在 模 拟 大 型 复 杂 焊 接构 件 的焊 接 变 形 方 面更 有 优 势 ．但 获 得 准 确 的 固 有 应 变 数 据 是 决 定 固 有 应 变 法 模 拟 准 确 性 的关 键 此 外 ．我 国对 焊接 仿 真 研 究 较 多 的 是 高等 院校 ．工 业 企业 中 研究 应 用 的较 少 ．因 为不 论 是 热 弹塑 性 有 限 元 法 还 是 固有 应 变 法 ．对 企业 的工 程 应 用 都 有 一 定 的难度
Ｖｉｓｕａｌ Ｍｅｓｈ ５．０模 块 进 行 了 网 格 划 分 及 装 夹 约 束 定 义 ，采 用 Ｗｅｌｄ Ｐｌａｎｎｅｒ ２００９模 块 开 展 焊 接 变 形 仿 真 计 算 。 结 果 表 明 ． 采 用 Ｗｅｌｄ
Ｐｌａｎｎｅｒ软 件 能 够 快 速 高效 预 测 大 型 焊 接 构 件 的 焊 接 变形 ；在 优 化 的 装 夹约 束 条 件 下 ，运 煤 专 用 敝 车 上侧 梁 将 产 生 较 小 的 焊 接 变形 其 ． 两 端 的 最 大 上 翘 变 形 量 为 ３．０９ｍｍ，最 大 的侧 弯 变 形 量 为 ０．１５６ｍｍ， 沿侧 梁 方 向 的 最 大收 缩 变形 量 为 ０２８４ｉｎｎ．同 时 ．在 任 意 ２个 肋 ．
张 磊 ，武 永 亮 ，郭 文 亮 ，冯 存 义 ，段 志 华
（中车 长 江 车 辆 有 限公 司 工 艺 研 究所 ．湖 北 武 汉 ４３０２１２）
摘 要 ： 为 了 能 够 较 准 确 地 预 测 某运 煤 专 用 敞 车 上 侧 梁 的 焊 接 变 形 ， 采 用 Ｓｙｓｗｅｌｄ系 列软 件 对 其 焊接 变形 进 行 了仿 真 分 析 其 中 采 用 ．
我 国 在 焊 接仿 真 技 术 方 面 已有 较 多研 究 ．在 焊 接接 头及 小 构件 的 焊接 仿真 方 面 ．多 采用 Ｓｙｓｗｅｌｄ或 ＡＮＳＹＳ软 件 ．并 基 于 热 弹 塑性 有 限 元 法 ．仿 真 其 焊 接 温度 场 、残 余应 力及 变形 等 ，如对铁 路货 车厚 板对 接 接头 多层 多道 焊 ［１－２］、铁路 罐车封 头坯 料多 道焊 ＿３ｌ及 特厚板 多道焊等 的仿真 ｌ４ 在 大型复杂焊接构件 的焊接 仿真方 面 ，普遍采用 的仿真 软件有 ＡＮＳＹＳ．ＡＢＡＱＵＳ， Ｓｙｓｗｅｌｄ，ＷＳＤＰ，Ｗｅｌｄ ｓｔａ等 ，其计 算 理论 除热 弹 塑 性 有 限 元法 外 ．更 多 的是 基 于 固 有应 变 法 ．如 对 铝
板 焊缝 之 间存 在 波 浪 变 形 ， 最 大 变形 量 为 ０．３３２ｍｍ；模 拟 仿 真 结 果 可 为 大 型 复 杂 焊接 构件 的 产 品 设 计 、组 焊 工装 及 组 焊 工 艺 设 计 提 供
理 论 参 考 。
关 键 词 ：铁 路 货 车 ；焊 接 变形 ；仿 真 ：Ｗｅｌｄ Ｐ１ａｎｎｅｒ模 块
收 稿 日期 ：２０１５—０６—２６
合金 车端 墙 ［５ ３、集 装箱 平 车 中梁 ｌ ６ｌ、高速 列 车 司机 室 窗 框 、Ｐ７０货车 端墙 ＿８＿、大 型复杂 船体 ［９－ｍ］、重 型运 输 车 车 架 纵 梁 等 进 行 仿 真 …］．得 出 其 焊 接 温 度 场 、 残 余 应 力 及 变 形情 况 ，优 化 组 焊顺 序 、装 夹 约束 及 焊接 工 艺参 数 等 截 至 目前 未 见有 采用 Ｓｙｓｗｅｌｄ软件 的 Ｗｅｌｄ Ｐｌａｎｎｅｒ模 块 对 大 型 复 杂焊 接 构 件 进 行 焊 接 变形 仿真 研究 的报 道
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Ｗｅｌｄｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖｏ１．４５ Ｎｏ．７ Ｊｕ１．２０１６ 文章编号 ：１００２—０２５Ｘ（２０１６）０７—００３３—０４
．试 验 与 研 究 ． ３３
某 运 煤 专 用 敞 车 上 侧 梁 焊 接 变 形 Ｗｅｌｄ Ｐｌａｎｎｅｒ仿 真
中 图 分 类 号 ：ＴＧ４０４：ＴＰ３９１．９
文 献 标 志 码 ：Ｂ
０ 引 言 铁 路 货 车 的焊 接 结 构 较 多 ．随 着 铁 路 货 车 向重
载 和 快捷 方 向 发展 ，其 焊 接 结 构 亦 趋 向 大 型化 、复 杂 化 为 了保 证 铁 路 货 车 大 型 复 杂 焊 接 构 件 的 实 物 质量 ．客 观 上 要 求 采 用 优 化 的组 焊工 艺 指 导 车 间生 产 Ｓｙｓｗｅｌｄ软 件 是 一 款 由法 国 ＥＳＩ公 司开 发 的专 业 焊接 模 拟 软 件 ．此 款 软 件 能 够模 拟 焊 接 构 件 的焊 接 变 形 、温 度 场 、残余 应 力及 屈 服 强 度 等 ．从 而 优 化 组 焊 装 夹 条 件 、焊接 顺 序 及 方 向 ．预 测 焊 接 残 余 应 力 及 屈 服 强 度 ．并 可 为研 究 材 料 的 焊 接 工 艺 性 提 供 参考 。