以L1型鋼杈焊接結(jié)構(gòu)為地磅橫截面的產(chǎn)品是地磅發(fā)展的方向，但目前市場上仍然是以傳統(tǒng)的工字锏、槽鋼等 型村的地磅產(chǎn)品為主，究其原因主要是在實(shí)際中新型IJ型鋼板焊縫處容易斷裂故需要對其進(jìn)行Ansys焊接糢擬分折，以正確評 估焊接熱效應(yīng)對焊縫強(qiáng)度、工件的熱變形和殘余應(yīng)力的影響，節(jié)省時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，從而制定出合理的工藝參教.，因此，進(jìn)行焊接殘余應(yīng) 力有限元分柝技術(shù)的研究是非常有必要的。

1.引言

目前市場上，地磅產(chǎn)品仍主要以工字鋼、槽鋼或工宇 鋼槽鋼搭配三種結(jié)構(gòu)為主，這三種地磅產(chǎn)品采用劃鋼焊接結(jié) 構(gòu)，整體剛度高、抗扭性能強(qiáng)，但存在整體結(jié)構(gòu)相對較大，成本較 高的缺點(diǎn)郭志強(qiáng)111通過理論分折、有限元分析及實(shí)際測量驗(yàn)證， 提出七祌結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案，并最終采用了髙250mm、厚6m.n、鈍角 105。的U型型鋼結(jié)構(gòu)方案；王迎軍1:1等分析了焊接工藝過程，介 紹了一神采用半自動(dòng)C0:氣體保護(hù)焊焊接鋼結(jié)構(gòu)的方法，提出 了一套較為合理的焊接工藝方案；倪瑾等對外蒙皮連接結(jié)構(gòu)進(jìn) 行分析,將其簡化為薄板的堆焊計(jì)算模型，順著板邊的長度方向 從一端向另一端進(jìn)行連續(xù)焊接，并初步探討丁連續(xù)焊縫的有限 元分析方法；高明寶141等運(yùn)用對鋼锏連接處的鋁焊縫進(jìn)行 了熱和應(yīng)力耦含數(shù)值分析和殘余應(yīng)力預(yù)測的研究,、上述研究的 結(jié)果表明，以U型截面為主的鋼板焊接結(jié)構(gòu)是汽車衡結(jié)構(gòu)末來 的發(fā)展趨勢，其特點(diǎn)是重量輕、成本低、市場竟?fàn)幜?qiáng)；在前期一 些產(chǎn)品設(shè)計(jì)中.現(xiàn)論上強(qiáng)度和剛度滿足要求.怛在實(shí)際使用中會 發(fā)生突然斷裂.經(jīng)分折其斷裂原因是焊接問題.，為了保證產(chǎn)品安 全及避免依靠經(jīng)驗(yàn)式的S復(fù)實(shí)驗(yàn).在進(jìn)行樣機(jī)實(shí)驗(yàn)前必須進(jìn)行 焊接強(qiáng)度分析和模擬，提髙產(chǎn)品實(shí)驗(yàn)一次成功率、因此，本文主 要對U型地磅進(jìn)行焊接強(qiáng)度計(jì)算，并采用Answ模擬分折焊 接溫度場和殘余應(yīng)力，以保證焊接強(qiáng)度及預(yù)測焊接殘余應(yīng)力的 影響.這是當(dāng)前U型汽車衡新產(chǎn)品推廣研究的重點(diǎn)之一

2.U型結(jié)構(gòu)地磅焊接強(qiáng)度計(jì)算

2.1焊接參數(shù)確定

焊接是一個(gè)局部快速加熱到高溫，并隨后快速冷卻的過程 焊接區(qū)由于受到四周工件本體的拘朿而不能0由膨脹和收縮， 因此，在焊接過裎中和冷卻后均將產(chǎn)生相當(dāng)大的焊接應(yīng)力和變形.

根據(jù)地磅企業(yè)提供的焊接要求及條件.參照《GB/L9867J-2005電弧焊焊接工藝規(guī)程》等焊接標(biāo)準(zhǔn).采用C0:保焊 連續(xù)焊縫,.、査閱{實(shí)用電焊技術(shù)》及《焊接技術(shù)與高招》等焊接類書籍，選取如表I所示的焊接基本參數(shù)。

2.2U型地磅截面焊接結(jié)構(gòu)參數(shù)確定

經(jīng)過地磅結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì).U型地磅截面結(jié)構(gòu)如下圖1所示，其主要的結(jié)構(gòu)尺寸、材料及載苘為：

地磅焊接承載鋼板厚度為lOinm.U型鋼板厚度為6mm; M料為（Q235，其性能為楊氏模量2.06E+11pa.泊松比0.3,密度 7.85xl0;,Kg/m3；U 型鋼重量 G1=135.44N.底板重螢 G：=379.75N；

2.3 U型鋼地磅焊縫強(qiáng)度計(jì)算

在靜載荷條件F.角焊縫一般是芘切應(yīng)力作用F被破壞叭 因此按叻應(yīng)力計(jì)算其強(qiáng)度..角焊縫的破壞常發(fā)生在喉部，通常是 以45?方向的最小截面，即計(jì)算高度與焊縫計(jì)算長度的乘積作為 有效截面，如圖2所示。

圖2 U型鋼汽車衡菊焊縫計(jì)算厚度的定義 圖中，邊長稱為角焊縫的焊腳尺寸，垂直高度h為計(jì)算高度

3.U型截面地磅焊縫的有限元分析

為驗(yàn)證焊縫強(qiáng)度理論計(jì)算的正確性和精確性.了解焊接過 程中溫度變化對U型地磅結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響及預(yù)測焊接殘余應(yīng) 力的影響，利用有限元技術(shù)w對鈍角U型地磅鋼結(jié)構(gòu)進(jìn) 行應(yīng)力場模擬分析。編寫命令流，利用ANSYS單元生死和熱-結(jié) 構(gòu)耦合分析功能迸行焊接過程仿真，計(jì)算焊接過程中的溫度分 布和應(yīng)力分布以及冷卻后的焊縫殘余應(yīng)力.、在沒有任何處理的 情況下，其結(jié)果如下圖3所示.焊接殘余應(yīng)力為1.07e9Mpa

4.結(jié)論

本文采用了以CAE為中心的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)地磅新產(chǎn)品的幵發(fā)方法，對新型U型地磅衡結(jié)構(gòu)進(jìn)行焊縫強(qiáng)度計(jì)算,并采用有限元技術(shù)進(jìn)行焊接溫度場和應(yīng)力場的模擬，得出 殘余應(yīng)力比較大.與實(shí)際使用中突發(fā)斷裂的情況吻合.急需采取 一定措施進(jìn)行殘余應(yīng)力的消除以減小對地磅的影響.