關于汽車底盤焊縫設計技術研究

邸云龍　周占全　韓建芳　武瑞華　羅文靜　孫永飛

摘要：為汽車設計生產過程當中不可或缺的構成部分，針對汽車底盤焊縫設計技術的合理運用十分關鍵。從當前的發展情況來看，更多新興的技術、材料得以涌現，并被應用到汽車的生產工作當中。所以，應該科學做好汽車底盤結構焊縫設計的工作，借助不斷改進焊縫技術的方式，可以保證汽車底盤結構焊縫設計的科學性與合理性。本文通過闡述汽車底盤結構焊縫設計的總體流程，說明了針對汽車底盤結構有限元模型，分析了汽車底盤結構相應溫度場應力場的計算情況，同時科學制定出有關汽車底盤焊縫的計算方案，從而有效提升汽車底盤結構焊縫設計技術應用的總體水平。

關鍵詞：汽車底盤;焊縫設計;技術方案;焊接處理

0? 引言

眾所周知，在汽車的零件當中，底盤結構可謂非常關鍵的構成部分，屬于一種焊接零件。一般而言，通過運用機器人MAG焊、電阻點焊等方式完成焊縫處理任務。其中后橋為汽車車輪的主要連接、支撐構件，假如屬于前橋驅動的汽車，此時后橋可以發揮出承載的功效;假如為后橋驅動的汽車，則涵蓋了承載和驅動、減震與減速等諸多方面的功效;而副車架的完整性不足，僅能夠對前后的車橋進行支撐。所以，科學實施汽車底盤結構焊縫的設計非常重要。為此，系統思考與分析汽車底盤焊縫設計技術的有效應用策略顯得尤為必要，擁有一定的研究意義和實踐價值。

1? 汽車底盤結構焊縫設計的總體流程

對于汽車的底盤構造而言，其處于具體運作的過程當中既可以承受一定的荷載作用，又凸顯出對焊接處理之后殘留應力作用影響的承受功效，所以，關于汽車底盤結構運行過程當中承受的力為殘余的應力與運作載荷相應的合成應力[1]。汽車底盤結構安全與焊縫設計技術應用的總體流程見圖1。

針對汽車的底盤焊縫設計來說，第一，應該構建汽車底盤焊縫的承載評定方案;第二，以評定方案作為參考和依據，完成焊縫的安全校核任務;第三，對焊縫的長度、數量以及布道設計方法加以改進和完善。作為汽車底盤焊縫設計工作當中主要的構成內容之一，焊縫承載評價工作的開展十分必要[2]。通過將橋的懸架臂和袖套管當作分析案例，積極開展工藝試驗工作，借助無紙記錄儀設備，對焊縫的方向加以測定，并且應用小孔方式得到相應數據信息，接著依靠有限元軟件實施焊接溫度場和殘余應力場的計算分析，最終獲取和實驗相應點的熱過程曲線、殘余應力。開展拉伸破壞試驗的過程當中，能夠獲取有關平均拉伸載荷數值，明確焊縫失效的具體地方，然后科學計算拉伸載荷和殘余應力數值，在導入相關模型以后，能夠獲取合成力場的分布情況。

根據相關情況能夠明確具體的破壞程度，構建相應的承載性能評價制度，參考安全系數完成對焊縫承載性能情況的有效評定。進行汽車底盤焊縫安全校核的過程當中，將后橋和副車架當成案例，首先，進行焊接溫度場，然后計算殘余應力場;其次，對殘余應力場進行焊接，完成載荷核磁情況的計算任務;再次，利用焊接承載評定方式實施安全校核，獲取焊縫失效的具體地方，然后科學計算不同工位焊接零件的相應焊接應力、相應荷載情況，以便得到焊縫的最大合成應力數值，將其代進安全系數N的計算公式當中，最后可以獲取焊縫最小的安全系數，以此判定焊縫失效與否[3]。

實際上，所謂汽車底盤焊縫的安全設計，主要針對的為排除對改變結構外形因素的前提下，通過運用對焊縫長度、數量以及布道方位調整的方式實施設計的一種方法。具體來說，包含了下述幾個方面的環節：①對相關模型的改進;②針對焊接溫度場和殘余應力的科學計算;③進行焊縫失效與工作載荷、焊接殘余應力場之間的合成準確計算;④做好焊縫的安全校核工作，確保焊縫的安全性。

2? 針對汽車底盤結構有限元模型的說明

對比汽車其他位置構造，底盤結構與其存在著很大的差別，進行實際的操控過程當中應該對眾多存在的缺陷和不足加以重視與處理。操控有關零部件的時候，應該系統了解該構件自身的結構情況，如此，可以對汽車底盤結構模型的構建過程當中凸顯出良好的支撐功效。開展汽車模型底盤設計的過程當中，需要不斷優化相關的細節部分，運用先進的技術予以合理設計，以便借助圖型模型帶給技術改革有效的啟發和幫助[4]。

3? 汽車底盤結構相應溫度場應力場的計算分析

計算汽車底盤結構的過程當中，通常應該對有關檢測裝置構件溫度情況進行科學檢測，所以，應該事先構建相關的試驗場地，當完成此項建設任務以后，需要進行汽車相關零件的模擬試驗工作，具體的實驗操控時候應該滿足相關規定，在檢查完汽車底盤結構情況之后，方可以進行結構溫度的檢測。假如測定的溫度符合相關要求的時候，應該把材料的屬性賦予到相應單元，并對其加以有效約束和控制，假如對應力場計算的時候，則應該合理加載上一行“RTH”當成結尾的溫度場文件到相應的模型當中。當實際檢測的數值與不同測定點相應的殘余應力模擬數值之間顯現出誤差的時候，不過整體卻相同，由此判定最終的計算結果準確[5]。

4? 有關汽車底盤焊縫的計算方案制定

4.1 科學操控相關模型

當保證具體的設計方案準確之后，便能夠科學構建相關的汽車底盤結構模型。對于此環節而言，應該利用合理的技術。進行有關模型設計的過程當中，則應該重視下述幾個方面的情況：其一，針對技術人員相關技術標準的測定;其二，科學考核相關工作人員的具體工作情況。所以，構建相關模型的時候，需要把控好一些細節的內容，汽車底盤構造的相應模型連接情況屬于重點需要注意的方面[6]。所以，不難看出，科學操控相關模型是不容忽視的。

4.2 合成應力的準確計算分析

對于殘余應力場的分布文件而言，應該借助ANSYS讀寫命令INSTATE獲取。其具體的文件格式采用“.IST”進行結尾，而處于單元內的不同積分點的相應應則均涵蓋在此文件內。進行合成計算的時候，當解答命令/SOLU以后的首行把相應的應力分布文件加以讀入。針對合成應力計算的環節來說，其中的一部分命令流如圖2所示。

所以，通過上述分析與探討之后，從中不難看出，科學計算并分析合成應力的情況十分關鍵，具有重要的研究意義和實施價值。

4.3 汽車底盤焊縫安全校核的判定分析

進行設計的過程當中，以增強焊縫的安全校核效果作為主要的目的，需要針對后橋位置的襯套管和懸架臂進行建模處理，利用有關的數學建模，合理計算受到拉伸作用之后的破壞情況，并且明確母材、焊縫處于外交界面上面不同方向的最大應力數值，將上述相關應力數值當成一定的數據依據，通過運用下述方法加以呈現：。而焊縫相應的承載性能則借助安全系數加以代表，式（1）為：（1）

在式（1）當中，？滓bw代表的為微觀角度的斷裂強度。由于汽車底盤屬于非常關鍵的構成零件部分，因此，其遭受的荷載作用是極大的，呈現出十分復雜的特征[7]。筆者經過查看相關研究資料，進而明確了安全系數的具體范圍情況，詳情見表1。

由此可見，合理分析汽車底盤焊縫安全校核的判定情況至關重要。

4.4 針對焊接處理環節的注意問題分析

進行汽車底盤結構焊縫焊接處理的過程當中，應該對其中眾多不同的細節部分予以注意和重視，尤其對于汽車企業而言，可謂至關重要，不可以忽視整個焊接處理的步驟和方法。首先，通過明確并有效落實詳細的焊接處理步驟，方可以確保汽車底盤結構焊縫設計與處理的科學性與合理性[8]。與此同時，應該科學分析與探究具體焊接的形狀情況，通過細致比較之后，方可以獲取到準確無誤的焊接施工圖紙，以便帶給焊接工作有效的借鑒和幫助，發揮出一定的科學指導作用，當然，從理論知識方面也形成了有效的參考與啟示。除此之外，進行優化設計的過程當中，應該積極落實具體的焊接技術設計方案，實現一定的技術創新效果，通過將先進的技術應用到具體的操控工作當中，凸顯出良好的效果。

5? 結論

從此次論文的闡述與分析當中，可以獲知，系統分析和思考汽車底盤焊縫設計技術的有效應用策略顯得尤為必要，具有一定的研究意義與實施價值。本文通過闡述汽車底盤結構焊縫設計的總體流程，說明了針對汽車底盤結構有限元模型，分析了汽車底盤結構相應溫度場應力場的計算情況，同時科學制定出有關汽車底盤焊縫的計算方案：科學操控相關模型、合成應力的準確計算分析、汽車底盤焊縫安全校核的判定分析、針對焊接處理環節的注意問題分析。希望此次研究和分析的內容與結果，能夠得到有關汽車底盤焊縫設計技術工作人員的關注和重視，并且從中獲取相應的借鑒和幫助，以便增強汽車底盤焊縫設計技術的實際應用成效，進而推動我國汽車行業的可持續發展與進步。

參考文獻：

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