枪机焊接结构预应力的计算机分析.pdfVIP

第九次全国焊接会议论文集 枪机焊接结构预应力的计算机分析 中国兵器工业第五九研究所 徐晓菱朱凌云邓爱明 鼻矗：本文应用计算机技术分析了枪机预应力焊接结构中焊接接头的应力集中系数与援置应力值的 关系．根据分析结果指出：对于单向受力及非对称受力焊接结构．如果不预置应力，有无刚性支撑 杰焊齄的应力集中系敢是一样的．换句话说：如果要刚性盘捧座承力。焊接结构必须预置应力．预 置应力的大小应根据具体结构状况通过计算确定。 关键词；预置应力，单向受力及非对称受力．CAD O曹育 在焊接结构的设计及焊接工艺的编制中经常应用预置应力技术。典型的有：板结 构焊接的反变形技术，单向受力及非对称受力的刚性支樟技术等。在单向受力及非对称 受力的两Ⅱ性支撑技术应用中存在错误的观念。本文对此进行了探讨。 I基本特性分析 在焊接结构设计中经常会碰到单向受力及非对称受力焊接结构设计问题．例如：自 动武器枪机、自卸汽车的举伸缸等。以自动武器枪机为例：在枪弹发射时枪机焊缝的受 瞬间冲击力．枪机复位靠复进簧压缩积蓄的弹簧力。因此，在枪连续发射过程中枪机焊 缝承受的是非对称载荷，最大载荷在枪弹的发射 瞬间。枪械设计人员在设计枪机焊接结构时希望 由整体结构的刚性座(图l(a))而不是焊接接头(图 1蝴受瞬间冲击力。在制造工艺中靓定：焊接 时应使复进簧导管与机座接触紧密。但是，这种 结构在试验时焊缝开裂．未达到预期目标。究其 原因是由于焊接接头属于刚性连接．结构在受力 时必须是焊接接头产生相当的变形后刚性支撑座 才受力，因而“接触紧密”并不能保证支撵座做 圈1枪机焊接结构 为主要承力点。 2瑗置应力对焊接接头应力集中系数的计算机分析 2．1计算模型 针对枪机座与复进簧导管之间焊缝是典型的侧面角焊缝，计算模型采用图2所示． 预置应力加在A点断面，无预置应力时假定A点断面为紧密接触。 2．2应用程序及运行环境 本计算应用ALGORFF谴S(SuperSAP93版)有限元专用CAD系统，运行环境为 DECpcLPx450d2微型计算机。计算精度的估算方法是计算围绕节点的各相应单元的Mort Mises应力值之差的相对值。 2．3几点假定 2—489 第九次全国焊接会议论文集 ≯∥ }|二l I I L 塾 J 图2计算模型 枪机结构工作应力的有限元分析是假定枪机工作过程是完全弹性的，因此必须遵 循弹性力学的几个基本假定： a)假定物体是连续的。这样，物体内的一些物理量例如应力、变形、位移等等才可能 是连续的，才有可能用坐标的连续函数来表示它们的变化规律。 b)假定物体是完全弹性的。这样的物体在任何一瞬问时的变形就完全决定于它在这一 瞬阅时所受的外力，与它过去的受力情况无关。 c)假定物体是完全均匀的。这样，整个物体的所有各个部分才具有相同的弹性，不随 位置坐标而变，可以取出该物体的任意一小部分来加以分析，然后把分析结果用于整个 物体。 d)假定物体是各向同性的。这样，物体的弹性常数才不随方向而变。 e)假定位移和形变是微小的。这样，在建立物体变形以后的平衡方程时，可以用变形 以前的尺寸来代替变形以后的尺寸，而不致引起显著的误差。 也就是说：这里计算的是理想弹性体的线性问题。 2，4模型简化、网格划分及计算 a)枪机为对称结构．根据力学基本原理，可只算一半模型(以下称简化模型)。 b)受冲击力的端盖按实际直径(由20)，其余尺寸不考虑；加力方式按实际情况加局部 力．榫甩力为1000N。 c)计算总长280m，机座长度60∞，机座总宽34m，机座底距导管中心25m。焊缝 长度5∞。 d)边界条件 i)按枪机运动方式：载荷为枪机质量与加速度的乘积，作用于质心。由于程序限制 只能简化为枪机座后端的刚性约柬： 2)枪机座底及端盖内孔按实际情况加滑动约束； 3)剖开位鼍按对称结构处理原则加滑动约束。 e)网格划分以提高应力集中点的计算精度、计算工作量增加不太多