【正文】 ll NewtonRaphson（牛頓 拉普森）方法進(jìn)行平衡迭代并激活自適應(yīng)下降功能、打開自動(dòng)時(shí)間步長(zhǎng)和時(shí)間步長(zhǎng)預(yù)測(cè)加快計(jì)算收斂 . 另外 .焊接過程中 .實(shí)際熔池區(qū) de 金屬 屬于熔化狀態(tài) .即進(jìn)入零力學(xué)性能狀態(tài) .其所有 de 應(yīng)力應(yīng)變將消失 .對(duì)此 .采用生死單元 de 方法 .在每一步熱應(yīng)力計(jì)算時(shí) .將對(duì)應(yīng) de 溫度場(chǎng) de 計(jì)算結(jié)果進(jìn)行選擇 .超過熔點(diǎn) de 單元令其“死掉” .而低于熔點(diǎn) de 單元將其“激徐工挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與焊接工藝技術(shù)研究方案 22 活” . 挖掘機(jī)焊接結(jié)構(gòu)焊接應(yīng)力和殘余應(yīng)力分析 在 ANSYS 環(huán)境下對(duì)中厚板焊接過程進(jìn)行有限元仿真 .分別從幾何模型 de 建立、材料特性參數(shù)確定、單元類型和網(wǎng)格劃分、焊接 de 熱源模型以及求解計(jì)算等幾個(gè)方面分析 .建立合適 de 有限元模型 .可 以成功模擬給定焊接條件下 de 瞬態(tài)溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng) de分布情況 . 通過溫度 場(chǎng)計(jì)算結(jié)果可對(duì)不同時(shí)刻 de 焊接溫度場(chǎng)分布情況以及不同點(diǎn) de 熱循環(huán)曲線進(jìn)行分析 .同時(shí)可分析焊接過程中焊件上不同時(shí)刻 de 應(yīng)力變化規(guī)律和殘余應(yīng)力 de變化 .以及殘余應(yīng)力 de 分布規(guī)律 .也可用動(dòng)畫顯示技術(shù)查看焊件在整個(gè)焊接過程中應(yīng)力、應(yīng)變等 de 動(dòng)態(tài)變化過程 . 通過運(yùn)用數(shù)值模擬方法 .對(duì)焊接熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力等 de 變化過程進(jìn)行預(yù)測(cè) .可為后續(xù) de 焊接接頭 de 強(qiáng)度、疲勞及裂紋等問題 de 研究打下基礎(chǔ)；焊接溫度場(chǎng) de 分析也可為后續(xù) de 焊接過程和焊后顯微組織 de 分析做前提 de 條件 .此外 .可將各種焊接形式de 模擬計(jì)算程序進(jìn)行封裝 .建 立 一套焊接溫度場(chǎng)、應(yīng)力和變形 de 數(shù)值模擬系統(tǒng) .通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)指導(dǎo)實(shí)際工作和生產(chǎn) .促進(jìn)焊接過程模擬技術(shù)在工程中 de 應(yīng)用 . 。 徐工挖掘機(jī) 結(jié)構(gòu)優(yōu)化與焊接 工藝 技術(shù)研究方案 （討論稿 3） 1 問題和要求 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)工藝性優(yōu)化設(shè)計(jì) 由于挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件長(zhǎng)期處于動(dòng)載荷狀況下工作 .且工況極其復(fù)雜 .因此對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)徐工挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與焊接工藝技術(shù)研究方案 1 件 de 抗沖擊性、抗疲勞性要求極高 .而產(chǎn)品結(jié)構(gòu) de 合理性直接影響著挖掘機(jī) de 整機(jī)性能 .徐工挖掘機(jī)整機(jī)性能 de提升需對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化 .需對(duì)挖掘機(jī) de各種使用工況進(jìn)行模擬受力分析 .特別是對(duì)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件 de 受力進(jìn)行分析 .最終使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最為合理 . 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件選材合理化 材料 de 選用 材料 de 選用直接影響著挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件 de 力學(xué)性能和制造成本 .不同結(jié)構(gòu)件受力狀況不同 .對(duì)材料 de 要求也不同 .需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范不同結(jié)構(gòu)件 de 材料使用 .從而保證挖掘機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件 de 制造質(zhì)量和合理 de 成本 . 關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件 de 焊接工藝合理化 焊接工藝參數(shù) de 選擇 挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)件以中厚板為主 .焊接方法采用富氬二氧化碳混合氣體保護(hù)焊接 .而混合氣體 de 比例 .焊接參數(shù) de 匹配直接影響著焊縫及母材 de 強(qiáng)度、塑性、韌性及內(nèi)部組織性能 .同時(shí) .焊接速度 de 選擇直接影響著焊接效率 de 提高 .不同 de 板厚 、不同 de 焊縫大小、不同 de 材質(zhì) .需要制定一個(gè)合理 de 焊接參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)來指導(dǎo)焊接工人 de 操作 . 焊接材料 de 選擇 不同 de 結(jié)構(gòu)件 .不同 de 原材料 .對(duì) 焊接強(qiáng)度 de 要求不同 .而焊接材料 de 選擇直接影響著焊縫 de 各項(xiàng)力學(xué)性能 .同時(shí) .焊材 de 大小也影響著焊接效率 de 提高 .因此焊接工藝de 編制需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)定不同焊縫對(duì)不同強(qiáng)度焊材 de 選用 . 合理 de 焊接順序 焊接順序 de 選擇直接影響著焊接變形及焊接應(yīng)力 de 大小 .以至于影響著結(jié)構(gòu)件 de使用壽命 .針對(duì)徐工挖機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件 de 焊接順序 .以借鑒和 經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)為主 .因此 .需要一種比較合理 de 焊接順序 .來解決焊接變形及焊接殘余應(yīng)力較大 de 問題 . 焊縫質(zhì)量 de 檢測(cè) 挖掘機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件焊縫等級(jí) de 規(guī)定、結(jié)構(gòu)件不同部位焊縫質(zhì)量 de 要求、焊縫表面、焊縫內(nèi)部質(zhì)量 de 檢測(cè)方法 .都需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)一步規(guī)定約束 . 焊接應(yīng)力 de 測(cè)量 焊接參數(shù) de 選擇、焊接順序 de 優(yōu)化、焊縫質(zhì)量 de 控制都影響著焊接殘余應(yīng)力 de大小 .針對(duì)徐工挖掘機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力 de大小及內(nèi)部應(yīng)力 de分布狀況 .一直都無法徐工挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與焊接工藝技術(shù)研究方案 2 進(jìn)行測(cè)量分析 .因此 .針對(duì)不同 de 工況 .結(jié)構(gòu)件 de 使用壽命難 以預(yù)測(cè) .現(xiàn)需要對(duì)挖掘機(jī)關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件進(jìn)行整體應(yīng)力分析 .以及疲勞強(qiáng)度測(cè)試 .根據(jù)測(cè)試結(jié)果對(duì)焊接工藝進(jìn)行綜合評(píng)估 .并對(duì)焊接工藝進(jìn)一步優(yōu)化 .最終來確定一種最佳工藝 .以形成標(biāo)準(zhǔn) .指導(dǎo)生產(chǎn) . 2 基于 Pro/Ede 挖掘機(jī)工作裝置 運(yùn)動(dòng)仿真與受力分析 挖掘機(jī)工作裝置概述 挖掘機(jī) de 工作裝置 主要是由動(dòng)臂、斗桿、鏟斗和三個(gè)為之提供動(dòng)力 de 驅(qū)動(dòng)液壓徐工挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與焊接工藝技術(shù)研究方案 3 缸組成 .如圖 1 所示 .工作裝置 de 各部件均采用鉸銷連接 .通過液壓缸 de 伸縮運(yùn)動(dòng)來完成挖掘過程 de 作業(yè)運(yùn)動(dòng)（即挖裝、提升和卸載等動(dòng) 作） . 動(dòng)臂下鉸點(diǎn)與轉(zhuǎn)臺(tái)連接 .由動(dòng)臂液壓缸支撐并改變動(dòng)臂傾角 .動(dòng)臂缸活塞伸縮 .使動(dòng)臂繞下鉸點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng) .從而達(dá)到動(dòng)臂 de 升或降 .斗桿鉸接在動(dòng)臂上端 .斗桿與動(dòng)臂間 de 相對(duì)位置由斗桿缸控制 .鏟斗鉸接在斗桿前端 .鏟斗缸活塞伸縮即可使鏟斗繞斗桿端部伸縮 .為擴(kuò)大轉(zhuǎn)角范圍 .常用連桿結(jié)構(gòu)將鏟斗與斗桿連接起來 .挖掘機(jī)在實(shí)際工作中 .挖掘階段轉(zhuǎn)臺(tái)不回轉(zhuǎn) .靜止不動(dòng) .轉(zhuǎn)臺(tái)回轉(zhuǎn)時(shí) .工作裝置不挖掘 .因此 .挖掘機(jī)工作裝置挖掘軌跡 .可以歸結(jié)為動(dòng)臂、斗鏟和鏟斗三個(gè)桿件 de 運(yùn)動(dòng)軌跡 . 虛擬樣機(jī)技術(shù) 目前挖掘機(jī) de 設(shè)計(jì)一般是 先制定設(shè)計(jì) 方案、采用力學(xué) de 方法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析、優(yōu)化、強(qiáng)度分析及計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等 .工作裝置 de 動(dòng)力學(xué)分析中 .了解工作裝置各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀況和受力情況是整個(gè)分析 de 基礎(chǔ) .也是合理解決問題 de 關(guān)鍵 .但是最困難和繁瑣de 工作就是運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) de 設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)軌跡繪制 .虛擬樣機(jī)技術(shù) 是從分析解決產(chǎn)品整體性能及其相關(guān)問題角度出發(fā) .解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制作過程弊端 de 新技術(shù) .在該技術(shù)中 .設(shè)計(jì)人員通過 CAD 軟件來設(shè)計(jì)出具有滿足要求幾何特性信息 de 零部件 .并把這些零部件按照一定 de 約束關(guān)系轉(zhuǎn)配成整個(gè)產(chǎn)品 .這樣符合要求 de 虛擬樣機(jī)就在計(jì)算機(jī)這個(gè)虛擬平臺(tái)上建 立起來了 .在此基礎(chǔ)上 .運(yùn)用仿真軟件在各種虛擬環(huán)境中模擬系統(tǒng)在不同工況下運(yùn)動(dòng)和受力情況 .觀察各運(yùn)動(dòng)組件間在運(yùn)動(dòng)仿真過程中彼此協(xié)調(diào)關(guān)系 .從而很方便地在計(jì)算機(jī)上修改設(shè)計(jì)缺陷 .比較不同方案 .通過當(dāng)今通用 de參數(shù)化 CAD設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速對(duì)模型進(jìn)行修改 .通過對(duì)整個(gè)系統(tǒng)逐步改進(jìn) .最終獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案 .這樣就可以按照該方案做出實(shí)際樣機(jī) .再進(jìn)行實(shí)際物理樣機(jī) de 各項(xiàng)設(shè)計(jì)方案 .此物理樣機(jī)與沒有經(jīng)過虛擬樣機(jī)徐工挖掘機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與焊接工藝技術(shù)研究方案 4 分析做出 de 物理樣機(jī)相比 .其結(jié)構(gòu)和性能有了非常大 de 提高 .基本上不會(huì)出現(xiàn)較大 de設(shè)計(jì)缺陷 .從而不僅可以縮短開發(fā)周期 .而且設(shè)計(jì)質(zhì) 量和效率也得到了提高 . 基于 Pro/Ede 挖掘機(jī)工作裝置 運(yùn)動(dòng)仿真與受力分析 有限元分析求解 de 一般步驟是按照各個(gè)模塊從上到下依次完成 .概括起來大致包括以下幾個(gè)步驟： （ 1）進(jìn)入通用前處理模塊 .完成以下工作： ? 單元選擇 ? 材料定義 ? 幾何建模 ? 網(wǎng)格劃分 ? 模型局部調(diào)整 ? 施加載荷 （ 2）進(jìn)入求解模塊 .完成以下工作 ? 分析問題 de 類型 ? 設(shè)定分析參數(shù) ? 添加載荷條件 ? 建立荷載工況 ? 求解 （ 3）進(jìn)入通用后處理模塊 .完成以下工作 ? 機(jī)構(gòu)變形情況顯示 ? 機(jī)構(gòu)等值應(yīng)力云圖顯示 ? 關(guān)鍵部位應(yīng)力分析 （ 4）優(yōu)化設(shè)計(jì) ? 關(guān)鍵部位幾何參數(shù)優(yōu) 化處理 基于以上思想 .首先