以L1型钢杈焊接结构为地磅横截面的产品是地磅发展的方向，但目前市场上仍然是以传统的工字锏、槽钢等 型村的地磅产品为主，究其原因主要是在实际中新型IJ型钢板焊缝处容易断裂故需要对其进行Ansys焊接糢拟分折，以正确评 估焊接热效应对焊缝强度、工件的热变形和残余应力的影响，节省时间和经费，从而制定出合理的工艺参教.，因此，进行焊接残余应 力有限元分柝技术的研究是非常有必要的。

1.引言

目前市场上，地磅产品仍主要以工字钢、槽钢或工宇 钢槽钢搭配三种结构为主，这三种地磅产品采用划钢焊接结 构，整体刚度高、抗扭性能强，但存在整体结构相对较大，成本较 高的缺点郭志强111通过理论分折、有限元分析及实际测量验证， 提出七祌结构改进方案，并最终采用了髙250mm、厚6m.n、钝角 105。的U型型钢结构方案；王迎军1:1等分析了焊接工艺过程，介 绍了一神采用半自动C0:气体保护焊焊接钢结构的方法，提出 了一套较为合理的焊接工艺方案；倪瑾等对外蒙皮连接结构进 行分析,将其简化为薄板的堆焊计算模型，順着板边的长度方向 从一端向另一端进行连续焊接，并初步探讨丁连续焊缝的有限 元分析方法；高明宝141等运用对钢锏连接处的铝焊缝进行 了热和应力耦含数值分析和残余应力预测的研究,、上述研究的 结果表明，以U型截面为主的钢板焊接结构是汽车衡结构末來 的发展趋势，其特点是重量轻、成本低、市场竟争力强；在前期一 些产品设计中.现论上强度和刚度满足要求.怛在实际使用中会 发生突然断裂.经分折其断裂原因是焊接问题.，为了保证产品安 全及避免依靠经验式的S复实验.在进行样机实验前必须进行 焊接强度分析和模拟，提髙产品实验一次成功率、因此，本文主 要对U型地磅进行焊接强度计算，并采用Answ模拟分折焊 接温度场和残余应力，以保证焊接强度及预测焊接残余应力的 影响.这是当前U型汽车衡新产品推广研究的重点之一

2.U型结构地磅焊接强度计算

2.1焊接参数确定

焊接是一个局部快速加热到高温，并随后快速冷却的过程 焊接区由于受到四周工件本体的拘朿而不能0由膨胀和收缩， 因此，在焊接过裎中和冷却后均将产生相当大的焊接应力和变形.

根据地磅企业提供的焊接要求及条件.参照《GB/L9867J-2005电弧焊焊接工艺规程》等焊接标准.采用C0:保焊 连续焊缝,.、査阅{实用电焊技术》及《焊接技术与高招》等焊接类书籍，选取如表I所示的焊接基本参数。

2.2U型地磅截面焊接结构参数确定

经过地磅结构优化设计.U型地磅截面结构如下图1所示，其主要的结构尺寸、材料及载苘为：

地磅焊接承载钢板厚度为lOinm.U型钢板厚度为6mm; M料为（Q235，其性能为杨氏模量2.06E+11pa.泊松比0.3,密度 7.85xl0;,Kg/m3；U 型钢重量 G1=135.44N.底板重萤 G：=379.75N；

2.3 U型钢地磅焊缝强度计算

在静载荷条件F.角焊缝一般是芘切应力作用F被破坏叭 因此按叻应力计算其强度..角焊缝的破坏常发生在喉部，通常是 以45?方向的最小截面，即计算高度与焊缝计算长度的乘积作为 有效截面，如图2所示。

图2 U型钢汽车衡菊焊缝计算厚度的定义 图中，边长称为角焊缝的焊脚尺寸，垂直高度h为计算高度

3.U型截面地磅焊缝的有限元分析

为验证焊缝强度理论计算的正确性和精确性.了解焊接过 程中温度变化对U型地磅结构强度的影响及预测焊接残余应 力的影响，利用有限元技术w对钝角U型地磅钢结构进 行应力场模拟分析。编写命令流，利用ANSYS单元生死和热-结 构耦合分析功能迸行焊接过程仿真，计算焊接过程中的温度分 布和应力分布以及冷却后的焊缝残余应力.、在没有任何处理的 情况下，其结果如下图3所示.焊接残余应力为1.07e9Mpa

4.结论

本文采用了以CAE为中心的计算机辅助设计动态地磅新产品的幵发方法，对新型U型地磅衡结构进行焊缝强度计算,并采用有限元技术进行焊接温度场和应力场的模拟，得出 残余应力比较大.与实际使用中突发断裂的情况吻合.急需采取 一定措施进行残余应力的消除以减小对地磅的影响.