李卓明 熊璐

摘 要：本文采用有限元软件ANSYS对某款汽车控制臂的焊接应力变形进行分析研究，建立焊接应变和焊接尺寸之间的关系，并通过优化焊接顺序和焊接方向寻找控制应力变形量的最优解。仿真及试验结果表明，长焊缝的焊接顺序布置在短焊缝之间对焊接后变形量的影响相对最小，且当两侧焊接方向异向时效果最佳。

关键词：控制臂；有限元分析；焊接應力变形

汽车控制臂是悬架系统的重要焊接结构部件之一，对汽车的行驶平顺性和操纵稳定性有很大的影响。焊接作为其主要的加工工艺，在保证产品尺寸精度、强度要求的过程中扮演着举足轻重的角色。而焊接变形又是影响结构设计完整性、制造工艺合理性和结构使用可靠性的关键因素。因此，对汽车控制臂在焊接过程中所产生应力变形的预测及控制的研究显得尤为重要。

本文利用有限元软件ANSYS模拟分析某款汽车控制臂的焊接应力变形情况，然后通过控制臂在不同方向上的应变值及尺寸、形位公差的定义建立焊接应变和焊接尺寸之间的关系，最后再利用有限元法模拟焊接顺序和焊接方向对焊接尺寸的影响，并通过方案对比和试验验证寻求最优解。

1 控制臂焊接应变分析

控制臂在产生焊接残余应力的同时还将发生应力变形，通过ANSYS中Contour Plot功能可以获得横向（Y向）及纵向（Z向）的位移云图，见图1。

（a）横向位移云图 （b）纵向位移云图

图1 控制臂横向及纵向位移云图