液压缸焊接部位有限元焊接模拟方法探讨.pdf

2015年 l0月 机械设计与制造工程 0ct．2015 第44卷 第 1O期 MachineDesignandManufacturingEngineering Vo1．44No．10 DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2015．10．006 液压缸焊接部位有限元焊接模拟方法的探讨 窦丽英 ，刘大维 (青岛大学机电工程学院，山东 青岛 266071) 摘要：为了对 自卸汽车举升液压缸焊接部位进行强度分析，利用有限元软件 HyperMesh建立了液 压缸有限元模型，对液压缸有限元模型的焊接部位分别采用 1D梁单元和 3D实体单元进行模拟 焊接，并分析了在液压力作用下液压缸焊接部位的应力分布情况。结果表明，采用3D实体单元 进行模拟焊接 ，可使模拟焊接的结果更符合工程 实际。 关键词：自卸汽车；液压缸；有限元；焊接 中图分类号：U463．92 l 文献标志码 ：A 文章编号：2095—509X(2015)10—0029—03 举升机构是 自卸汽车上的重要装置之一，液压 1．1 模型的建立 缸作为举升机构的执行部件，其强度直接影响自卸 液压缸有限元计算模型的网格划分是在有限 汽车的整车性能，因此对液压缸强度进行研究十分 元软件 HyperMesh中进行的。根据液压缸的结构 必要。近年来，许多学者和生产企业对举升液压缸 特点，缸盖采用四面体单元 (TETRA)进行划分，其 进行了大量的研究 ¨-4j。由于液压缸在工作中不 余部件采用六面体单元 (CHEXA)进行划分，液压 断受到压力冲击，焊接部位的强度成为液压缸能否 缸底座和底座轴以及底座和缸筒采用焊接单元进 正常工作 的关键。本文利用有 限元软件 Hy— 行连接。HyperMesh中提供了多种模拟焊接方法， perMesh对液压缸焊接部位采用不同焊接单元进 如采用3D实体单元、壳单元、1D梁单元等模拟焊 行模拟焊接，分析在液压力作用下焊接部位的应力 接，这些模拟焊接方法各有其优缺点。1D焊接单 分布，探讨液压缸合理的焊接形式。 元 (Rbar)在生成时操作简单并且计算量小，在模 拟焊接时得到广泛应用；3D焊接单元 (Penta)可以 1 液压缸有限元分析模型 根据焊点信息 自动生成，并能准确模拟焊点信息， 某 自卸汽车F式举升机构液压缸 由缸筒和缸 且不增加局部刚度。本文分别采用这两种焊接单 盖、活塞和推杆、底座和底座轴、密封装置、缓冲装 元对液压缸焊接部位进行模拟焊接 J。 置等组成，如图1所示。在实际装配中液压缸的两 1)1D焊接单元。 端分别与车厢和举升支架铰接，底座和底座轴以及 1D焊接单元由Spotweld面板生成，采用 1D焊 底座和缸筒采用焊接连接，液压缸的水平安装尺寸 接单元对液压缸焊接部位进行模拟焊接并对生成 为 1275mm，缸筒内径为 198mm。 的1D焊接单元进行检查 ，看有无 自由端、是否主 焊接部位 底座 密封装置 节点相连、是否从节点相连，最终生成合格的焊接 单元 。 2)3D焊接单元。 3D焊接单元由Seam面板生成，Seam模块作