開題報告

題目某新能源汽車副車架焊接仿真分析及工藝優(yōu)化研究題目類型囗理論研究囗應(yīng)用研究囗設(shè)計開發(fā)囗其他命題來源囗教師命題囗學(xué)生自主命題囗教師科研課題擬完成時間20年月日選題依據(jù)及意義（不少于300字）焊接變形對副車架的設(shè)計和生產(chǎn)影響很大，工程界一直非常重視。為了減小焊接變形，確保產(chǎn)品的質(zhì)量，學(xué)者們深入研究，從焊接變形的產(chǎn)生機制和分布規(guī)律入手，以期在副車架焊接過程中對變形進行有效的控制。經(jīng)過多年的努力和經(jīng)驗數(shù)據(jù)的累積，人們總結(jié)出一套焊接變形規(guī)律，并對副車架的焊接工藝提出了一套經(jīng)驗指導(dǎo)方案。但是，隨著現(xiàn)代制造業(yè)的快速發(fā)展，僅依靠經(jīng)驗已不能滿足生產(chǎn)要求。一方面，經(jīng)驗只是適用于某些特定的場合，而生產(chǎn)中出現(xiàn)的情況則是千變?nèi)f化，所以經(jīng)驗的推廣很難實現(xiàn)；另一方面，如果投入大量的時間和經(jīng)費進行全因子實驗研究，構(gòu)建數(shù)據(jù)庫，則顯然是很難被汽車生產(chǎn)廠家所接受，同時如果實驗失敗，則需要增加經(jīng)費的投入。在實際生產(chǎn)加工過程中，使用經(jīng)驗方法去應(yīng)對變化萬千的各種復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)是非常困難的。為了解決這個問題，采取數(shù)值模擬方法成為了一個思路。它只需要通過少量實驗證明數(shù)值模擬技術(shù)在處理某一問題上的可行性，用計算機處理大量篩選工作，省去在車間或者實驗室里的試驗工作，大大地節(jié)約人力、物力和時間，從而降低企業(yè)的生產(chǎn)成本?；诖?，本文對某新能源汽車副車架焊接加工進行研究，借助仿真分析及工藝優(yōu)化，達到提高副車架的生產(chǎn)以及焊接性能的目的。二、研究目標與主要內(nèi)容（含論文(設(shè)計)提綱，不少于500字）汽車副車架的鈑金厚度一般為2~4mm，主要采用CO2氣體保護焊連接，與白車身薄鈑電阻點焊相比較，其焊接變形比較大。同時副車架焊接后非常容易產(chǎn)生殘余應(yīng)力，導(dǎo)致副車架焊縫出現(xiàn)斷裂等質(zhì)量問題。如果在產(chǎn)品設(shè)計和夾具設(shè)計階段沒有考慮這種情況，將會導(dǎo)致副車架尺寸精度達不到設(shè)計要求，影響副車架總成的精度。因此，分析副車架焊接變形的原因和制定焊接變形的控制措施，在副車架焊接過程中有著非常重要的意義。由于汽車副車架鈑金厚度偏厚且都是CO2氣體保護焊連接，因而焊接后變形量很大。針對此問題，為研究汽車副車架焊接變形的控制方法，本文以某新能源汽車后副車架為例，通過分析副車架在焊接過程中產(chǎn)生焊接變形的原因，詳細闡述了各種控制焊接變形的方法，通過最優(yōu)的焊接裝配樹、合理的焊接參數(shù)和合理的施焊順序，減小焊接變形量，保證副車架的尺寸精度。為此，本研究計劃通過如下內(nèi)容進行研究，研究提綱如下所示：1緒論1.1研究背景及意義1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.3主要研究內(nèi)容2車架焊接變形相關(guān)概述2.1車架焊接變形的類型2.2車架焊接變形的原因3某新能源汽車副車架焊接分析3.1基本情況3.2出現(xiàn)的問題3.3有限元分析4某新能源汽車副車架焊接工藝優(yōu)化4.1產(chǎn)品設(shè)計改進4.2工藝設(shè)計優(yōu)化5結(jié)論參考文獻致謝三、研究方法和手段研究方法文獻研究法：借助知網(wǎng)、萬方等圖書網(wǎng)站，搜索與“車架”、“焊接”等相關(guān)的內(nèi)容，然后將這些資料進行匯總分析，對其他學(xué)者的研究方法、研究內(nèi)容進行深入學(xué)習(xí)，為本研究做好資料準備。案例分析法：研究以某新能源汽車副車架焊接為例，通過該案例的研究，設(shè)計了相關(guān)工藝方案，對于其他汽車生產(chǎn)加工具有很好的借鑒。軟件仿真法：借助軟件，對新能源汽車副車架焊接過程進行模擬。研究手段（1）在學(xué)校圖書館中有良好的資料庫，如CNKI、萬方、維普等期刊、雜志，網(wǎng)絡(luò)配套資源健全，擁有全文數(shù)據(jù)庫以及國務(wù)院發(fā)展研究中心信息網(wǎng)等，英文期刊諸如ABI/INFORM等，還有SCI、SSCI、EI等數(shù)據(jù)庫檢索系統(tǒng)，能夠根據(jù)研究需要便捷地搜索和下載與本課題相關(guān)的最新中英文資料，為課題研究提供了充分詳盡的理論資源。（2）在學(xué)校學(xué)習(xí)了與課題相關(guān)的各項專業(yè)課程，借助相關(guān)軟件，完成汽車副車架焊接仿真模擬，已經(jīng)具備了完成課題研究所需要的相關(guān)專業(yè)知識。（3）在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)下，運用專業(yè)知識及相關(guān)的科學(xué)研究方法，通過自身努力，嚴格按照論文寫作階段計劃執(zhí)行，不斷修改和完善文章的內(nèi)容，確保文章的寫作順利地開展和完成。四、參考文獻目錄（作者、書名或論文（設(shè)計）題目、出版社或刊號、出版年月或出版期號）[1]連昊,陳元衛(wèi).某SUV后副車架關(guān)鍵焊縫分析及工藝優(yōu)化[J].大眾科技,2019,21(7):4.[2]劉對賓.某電動汽車副車架結(jié)構(gòu)性能分析及優(yōu)化[J].越野世界,2019,014(010):P.7-7.[3]戴舒拉.轎車副車架焊接變形分析與優(yōu)化研究[D].湖南大學(xué),2018.[4]張初旭.某新能源汽車后副車架結(jié)構(gòu)分析[J].汽車周刊,2023(2):3.[5]陳國良.某新能源車副車架異響分析優(yōu)化與工程應(yīng)用[J].2021.[6]徐揚威.某轎車前副車架疲勞試驗臺優(yōu)化及試驗研究[D].吉林大學(xué),2018.[7]韓帥,趙禮輝,鄭松林.某后副車架焊接疲勞失效分析及改進設(shè)計[J].農(nóng)業(yè)裝備與車輛工程,2019,57(7):4.[8]李增暉.鋁合金副車架設(shè)計及低壓鑄造工藝優(yōu)化[D].吉林大學(xué),2019.[9]李帥勇.汽車車架焊接工藝分析及工裝設(shè)計[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2019(21):2.[10]吳磊,龐毅,潘俊潮.基于有限元分析的新能源汽車側(cè)面柱碰結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[J].西部交通科技,2022(001):000.[11]容家坤.基于ABAQUS的后副車架結(jié)構(gòu)分析及優(yōu)化[J].汽車零部件,2020(5):3.[12]周麗杰.某車型前副車架輕量化優(yōu)化分析[J].汽車實用技術(shù),2019(6):156-157.[13]肖敏.汽車副車架焊接變形及控制方法[J].裝備維修技術(shù),2019(4):1.五、文獻綜述由于焊接區(qū)和焊縫附近材料的不均勻性導(dǎo)致其膨脹率和收縮率也是不均勻的，同時由于焊接過程中溫度場的不均勻分布，從而造成了三維殘余應(yīng)力狀態(tài)的存在。針對此問題可以通過研究動應(yīng)力-應(yīng)變過程、焊接殘余應(yīng)力、殘余變形和消除應(yīng)力等來實現(xiàn)焊接應(yīng)力-應(yīng)變的數(shù)值模擬分析研究。從20世紀30年代開始，人們開始對焊接應(yīng)力進行研究，但是研究工作只能是定性和實測性的。1936年，Boulton提出了一維焊接殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機理。1958年，蘇聯(lián)奧凱爾勃洛姆等人對焊接應(yīng)力和變形進行分析，解決了一系列的理論和實際問題。70年代，日本學(xué)者上田辛雄等人利用熱彈塑性理論與有限元法相結(jié)合，在考慮溫度場和材料物理特性的前提下，推導(dǎo)出殘余應(yīng)力的計算表達式，實現(xiàn)了有限元計算焊接殘余應(yīng)力。1991年，RappazM，OzguM，Mahin等人在考慮熔池中的熱對流和工件的熱傳導(dǎo)的前提下，對焊接過程中的熱力耦合進行了研究，并計算預(yù)測了殘余應(yīng)力值，結(jié)果顯示與實驗相吻合。1993年，加拿大的Chidiac等人對厚板的焊接過程進行了研究，把晶體生長和微觀組織變化考慮在內(nèi)，采用三維模型得到了符合實際情況的應(yīng)力應(yīng)變分布情況。2003年，Tso-LiangTeng等人利用生死單元的有限元分析技術(shù)，對環(huán)形焊接、多道對接焊、單道對接焊的殘余應(yīng)力進行分析。盡管國內(nèi)對焊接的殘余應(yīng)力應(yīng)變的數(shù)值模擬起步較晚，但近幾十年來，國內(nèi)焊接領(lǐng)域的學(xué)者逐漸完善了對焊接殘余應(yīng)力和變形的數(shù)值模擬研究，取得了一系列重大成果，使得國內(nèi)的焊接殘余應(yīng)力與變形的研宂水平和國際水平接軌。1988年，西安交通大學(xué)的樓志文、上海交通大學(xué)的王建華等人根據(jù)對焊接溫度場及熱彈塑性應(yīng)力場分析中的數(shù)值分析研究，編寫了焊接變形有限元軟件，并應(yīng)用其解決了焊接實際問題。2002年，朱援祥、張小飛、楊兵等人利用ANSYS有限元軟件對BHW35鋼補焊進行數(shù)值模擬，分析焊殘余應(yīng)力應(yīng)變，得到了焊縫中心殘余應(yīng)力不大而熱影響區(qū)存在較高殘余應(yīng)力的結(jié)論。2003年，武漢理工大學(xué)的李冬林等人使用ANSYS軟件對焊接溫度場、應(yīng)力和變形進行模擬分析，并針對平板堆焊問題進行了實例計算，計算結(jié)果與傳統(tǒng)的分析結(jié)果和理論值相吻合。2007年，李義等人對厚鋼板結(jié)構(gòu)焊接的殘余應(yīng)力進行了數(shù)值模擬分析，促進了焊接有限元方法在解決實際工程中的應(yīng)用。2011年，鄧德安、清島祥一等人利用數(shù)值仿真方法分析研究了焊接順序?qū)堄鄳?yīng)力分布的影響。隨著焊接有限元的發(fā)展，專業(yè)焊接有限元軟件SYSWELD得到了廣泛地驗證和應(yīng)用。2007年，陳玉華等人應(yīng)用SYSWELD軟件對X70管道焊接進行了模擬分析，研究不同因素對焊接熱循環(huán)的影響。2009年，法國ESI公司推出基于線彈性體積收縮法研制出了WeldPlanner有限元仿真軟件，這款主要是為了在生產(chǎn)前的工藝設(shè)計時為工程師提供指導(dǎo)和參考的焊接變形分析軟件，從此人們對線彈性體積收縮法的使用變得越來越多。線彈性體積收縮法的基本理論是在焊縫附近的熔池截面單元施加初始條件為900℃的溫度，然后分析工件在冷卻過程中由于熱脹冷縮而產(chǎn)生的變形和殘余應(yīng)力。1999年，澳大利亞的BachorskiA等人對接頭的焊接進行了研究，應(yīng)用線彈性體積收縮法對焊接過程中的變形做了分析，并且得出接頭角變形量隨著接頭單邊坡口內(nèi)角的增大而增大的結(jié)論。2015年，湖南大學(xué)的謝暉、周玉雷等人利用WeldPlanner對汽車輪罩的點焊進行了數(shù)值仿真研究，優(yōu)化了焊接輪罩的工藝。2016年，張磊等人應(yīng)用WeldPlanner對某型運煤車的上側(cè)梁焊接變形進了預(yù)測，為焊接工藝設(shè)計提供參考依據(jù)。根據(jù)上述學(xué)者們的研究結(jié)果，可以看出學(xué)者們針對車架焊接進行了大量研究，從軟件仿真到工藝優(yōu)化等提出了很多方法，這都給本研究提供了基礎(chǔ)。六、工作進度安排（時間、內(nèi)容、步驟）（1）2020年2月10日--2月20日：開始選題，在實踐中與指導(dǎo)老師商討，確定畢業(yè)論文題目及寫作方向。（2）2020年2月21日--3月10日：通過查詢資料并結(jié)合寫作方向，完成論文開題報告。（3）2020年3月11日--3月30日：完成論文初稿，期間在圖書館及網(wǎng)上查閱并參考了大量相關(guān)資料。（4）2020年4月1日--4月20日：完成論文初稿第一次修改。根據(jù)指導(dǎo)老師針對文章論點、論據(jù)的闡述以及論文邏輯性等方面問題提出的修改意見進行修改。（5）2020年4月21日--4月30日：完成論文第二次修改。根據(jù)指導(dǎo)老師針對論文表述不清晰，論點闡述不夠深入等問題提出的修改意見進行修改。（6）2023年5月1日--5月10日：完成論文第三次修改。指導(dǎo)老師對論文格式，電子排版做了指導(dǎo)。（7）2023年5月11日--5月30日：最后一次修改并定稿。七、預(yù)期成果1.介紹車架焊接變形相關(guān)研究成果；2.借助軟件，對新能源汽車副車架焊接進行仿真分析；3.通過優(yōu)化新能源汽車副車架焊接加工，提高質(zhì)量4.完成本次設(shè)計