以L1型鋼杈焊接結構為地磅橫截面的產品是地磅發展的方向，但目前市場上仍然是以傳統的工字锏、槽鋼等 型村的地磅產品為主，究其原因主要是在實際中新型IJ型鋼板焊縫處容易斷裂故需要對其進行Ansys焊接糢擬分折，以正確評 估焊接熱效應對焊縫強度、工件的熱變形和殘余應力的影響，節省時間和經費，從而制定出合理的工藝參教.，因此，進行焊接殘余應 力有限元分柝技術的研究是非常有必要的。

1.引言

目前市場上，地磅產品仍主要以工字鋼、槽鋼或工宇 鋼槽鋼搭配三種結構為主，這三種地磅產品采用劃鋼焊接結 構，整體剛度高、抗扭性能強，但存在整體結構相對較大，成本較 高的缺點郭志強111通過理論分折、有限元分析及實際測量驗證， 提出七祌結構改進方案，并最終采用了髙250mm、厚6m.n、鈍角 105。的U型型鋼結構方案；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C0:氣體保護焊焊接鋼結構的方法，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構進 行分析,將其簡化為薄板的堆焊計算模型，順著板邊的長度方向 從一端向另一端進行連續焊接，并初步探討丁連續焊縫的有限 元分析方法；高明寶141等運用對鋼锏連接處的鋁焊縫進行 了熱和應力耦含數值分析和殘余應力預測的研究,、上述研究的 結果表明，以U型截面為主的鋼板焊接結構是汽車衡結構末來 的發展趨勢，其特點是重量輕、成本低、市場竟爭力強；在前期一 些產品設計中.現論上強度和剛度滿足要求.怛在實際使用中會 發生突然斷裂.經分折其斷裂原因是焊接問題.，為了保證產品安 全及避免依靠經驗式的S復實驗.在進行樣機實驗前必須進行 焊接強度分析和模擬，提髙產品實驗一次成功率、因此，本文主 要對U型地磅進行焊接強度計算，并采用Answ模擬分折焊 接溫度場和殘余應力，以保證焊接強度及預測焊接殘余應力的 影響.這是當前U型汽車衡新產品推廣研究的重點之一

2.U型結構地磅焊接強度計算

2.1焊接參數確定

焊接是一個局部快速加熱到高溫，并隨后快速冷卻的過程 焊接區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生相當大的焊接應力和變形.

根據地磅企業提供的焊接要求及條件.參照《GB/L9867J-2005電弧焊焊接工藝規程》等焊接標準.采用C0:保焊 連續焊縫,.、査閱{實用電焊技術》及《焊接技術與高招》等焊接類書籍，選取如表I所示的焊接基本參數。

2.2U型地磅截面焊接結構參數確定

經過地磅結構優化設計.U型地磅截面結構如下圖1所示，其主要的結構尺寸、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型鋼地磅焊縫強度計算

在靜載荷條件F.角焊縫一般是芘切應力作用F被破壞叭 因此按叻應力計算其強度..角焊縫的破壞常發生在喉部，通常是 以45?方向的最小截面，即計算高度與焊縫計算長度的乘積作為 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為計算高度

3.U型截面地磅焊縫的有限元分析

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

4.結論

本文采用了以CAE為中心的計算機輔助設計動態地磅新產品的幵發方法，對新型U型地磅衡結構進行焊縫強度計算,并采用有限元技術進行焊接溫度場和應力場的模擬，得出 殘余應力比較大.與實際使用中突發斷裂的情況吻合.急需采取 一定措施進行殘余應力的消除以減小對地磅的影響.