高速列车铝合金车体端墙的变形数值模拟

【摘要】：随着科学技术的飞速发展,高速列车的技术也不断攀升,对高速列车的质量要求也越来越高。焊接作为高速列车生产的关键手段之一,对高速车体焊接变形的控制显得十分重要。焊接变形不仅仅会破坏列车整体外形,还会车体装配时出现偏差,这样严重影响高速列车的生产。因此,掌握铝合金车体焊接变形的规律对高速车体的发展有重要的作用。 本文使用的是由法国ESI公司提供的大型有限元软件SYSWORLD,对某型号的高速列车铝合金车体的端墙进行焊接变形的模拟。端墙的材料是A6N01S-T5铝合金,焊接采用的主要方法是MIG焊。首先,根据端墙的结构以及尺寸,建立端墙的整体模型,再根据端墙的整体模型的特征,提取出局部模型(1种T型接头)。采用双椭球热源使用SYSWORLD模拟局部模型,再采用宏单元技术储存局部模型的结果。然后再使用SYSWORLD软件里面PAM-ASSEMBLY (PA)这一模块模拟端墙的整体变形,PA主要原理是“局部-整体”法。通过改变端墙的焊接顺序和约束条件来模拟端墙的整体变形,得出端墙的变形规律：(1)约束相同,不同的焊接顺序下的端墙变形不一样,在焊接顺序1下的端墙的变形最小,焊接顺序3下的端墙变形最大。(2)焊接顺序相同,不同约束下的端墙变形不一样,约束方案1到方案3,端墙的变形量逐渐下降,方案3时端墙的变形量最小。(3)端墙的焊接最优的组合是约束采用方案3与焊接顺序1相搭配,这样焊接端墙时产生的变形最小。(4)当约束方案相同时,不同焊接顺序下,端墙的最大变形量位置分布基本相同。在约束方案1时,端墙的最大变形集中端墙上端的两侧；在约束方案2下,端墙的最大变形集中在端墙门右立柱附近,但是选用焊接顺序4焊接时,端墙的变形对称分布,最大变形还出现在端墙门左立柱附近；在约束方案3下,端墙的最大变形出现在端墙门右立柱附近和右上端,但是选取焊接顺序4焊接时,端墙的变形对称分布,最大变形还出现在端墙门左边立柱附近以及左上端的位置。