[发明专利]一种基于ANSYS的双相不锈钢与异种钢焊接变形预测方法

权利要求书

1.一种基于ANSYS的双相不锈钢与异种钢焊接变形预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)确定焊接工艺参数：通过焊接工艺试验确定焊接的层数、道数、电压、电流、焊接线能量、层温等工艺参数；

(2)建立有限元模型并进行网格划分：将焊接工艺参数代入进数值模拟模型中进行建模和网格划分；

(3)确定焊接材料的热物理参数：确定双相不锈钢与异种钢的热物理参数：温度T(℃)、热导率λ(W/m·℃)、线膨胀系数(×10^-6/℃)、密度ρ(kg/m³)、比热容c(J/kg·℃)、换热系数β(W/m²·℃)；

(4)确定热源模型：根据焊接工艺条件，选用适当的热源模型；

(5)计算温度场：通过“生死循环”方法对每一层每一道焊缝的温度场逐层进行数值模拟计算；

(6)计算应力场：采用前述温度场的模型，设置材料的属性，将热单元转换为相应的结构单元，计算出双相不锈钢与异种钢的焊接变形。

2.根据权利要求1所述的一种基于ANSYS的双相不锈钢与异种钢焊接变形预测方法，其特征在于：所述步骤(1)中所述焊接试验焊接线能量控制在10—15KJ/cm之间，焊接试验过程焊缝共5层9道，所述焊缝每层的控制温度小于150℃。

3.根据权利要求1所述的一种基于ANSYS的双相不锈钢与异种钢焊接变形预测方法，其特征在于：所述步骤(2)中建立的模型焊缝处的网格单元尺寸为4mm，焊接热影响区网格单元尺寸为6mm，母材区域的网格单元尺寸为12mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于ANSYS的双相不锈钢与异种钢焊接变形预测方法，其特征在于：所述步骤(3)中所述焊接材料的双相不锈钢为SAF2507超级双相不锈钢，所述异种钢为Q235异种钢；确定所述焊接材料的热物理参数所用的方法为相似相近法、插值法及外推法。

5.根据权利要求1所述的一种基于ANSYS的双相不锈钢与异种钢焊接变形预测方法，其特征在于：所述步骤(4)采用的热源模型为双椭球热源模型，所述双椭球热源模型的前半部分是一1/4椭球，后半部分是另一1/4椭球，前后两部分椭球的能量分配系数分别为f_f和f_r，且f_f+f_r＝2，其内热源分布分别为：

qf1(x,y,z,t)=63ffQiai1biciππ=exp(-3x2ai12)exp(-3y2bi2)exp(-3z2ci2)]]>

qr1(x,y,z,t)=63frQiai2biciππ=exp(-3x2ai22)exp(-3y2bi2)exp(-3z2ci2)]]>

特征参数a_ij、b_i以及c_i(i＝1,2；j＝1,2)为不同的值且相互之间是独立的。