[发明专利]一种大直径双层柔性焊件应力与应变的模拟方法

权利要求书

1.一种大直径双层柔性焊件应力与应变的模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，建立小板焊接试件；根据待模拟焊件中焊缝的类型，选用与待模拟焊件相同材质的焊件进行小板焊接试件的组建；

步骤S2，建立焊接接头模型；根据小板焊接试件的设置，进行焊接接头模型的建立，使焊接接头模型中的焊缝位置、类型和尺寸与小板焊接试件中的焊缝位置、类型和尺寸保持相同；

步骤S3，进行小板焊接试件的焊接操作；根据设计要求进行小板焊接试件的焊接操作，并且采集焊接温度热循环曲线以及小板焊接试件的焊接应力变化数据和变形量数据；

步骤S4，进行焊接接头模型的模拟焊接；将步骤S3中获得焊接温度热循环曲线加载至焊接接头模型中的对应焊缝位置处，并且以步骤S3中小板焊接时产生的应力变化和变形量作为标准，根据模拟焊接产生的应力变化和变形量对模拟加载的焊接温度热循环曲线进行反复调整校核，直至模拟焊接产生的应力变化和变形量与小板焊接时产生的应力变化和变形量一致，记录保存对应焊接接头的最终焊接温度热循环曲线；

步骤S5，进行焊件模型的建立和模拟；根据焊件的实际尺寸参数、材质种类和焊缝类型，进行焊件模型的建立，并将步骤S4中获得的对应焊接接头的焊接温度热循环曲线加载至焊件模型中的对应焊接接头位置处，从而完成对焊件模型的模拟操作。

2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，在所述步骤S5中，进行双层柔性焊件模型的建立时，在保持对穿钢筋的分布密度和长度尺寸不变的情况下，将对穿钢筋的截面由圆形改为方形。

3.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，在所述步骤S2和所述步骤S5中，进行焊接接头模型和焊件模型的建立时，选用单层的三角形单元对焊缝附近过渡区域的网格进行划分和连接。

4.根据权利要求3所述的模拟方法，其特征在于，在所述步骤S2和所述步骤S5中，进行焊接接头模型和焊件模型的建立时，在焊缝和热影响区之间的过渡区采用边长相同的三角单元完成平行过渡，在热影响区和母材之间的过渡区采用比例为1：2的单层三角形网格完成过渡，在进一步远离焊缝的母材区采用两至三层边长更大的三角形完成过渡区网格的划分。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的模拟方法，其特征在于，针对多层多道的焊缝焊接时，在所述步骤S3中进行逐层逐道的焊接温度热循环曲线记录，并且在所述步骤S4中进行逐层逐道的焊接温度热循环曲线加载以及应力变化记录和变形量记录。

6.根据权利要求1-4中任意一项所述的模拟方法，其特征在于，在所述步骤S5中，将对应焊接接头的焊接温度热循环曲线加载至焊件模型中的对应焊接接头位置处时，可以对不同焊接接头之间的加载顺序进行调整，从而改变由此对焊件模型产生的形变。

7.根据权利要求1-4中任意一项所述的模拟方法，其特征在于，在所述步骤S5中，将对应焊接接头的焊接温度热循环曲线加载至焊件模型中的对应焊接接头位置处时，可以对同一焊接接头进行分段加载并且调整加载的起始位置、单次加载长度以及相邻加载间的搭接尺寸，从而改变由此对焊件模型产生的形变。

8.根据权利要求1-4中任意一项所述的模拟方法，其特征在于，在所述步骤S5中，对焊件模型进行单元划分，使其由多个相同的单元模型依次拼装组成；首先，将焊接接头的焊接温度热循环曲线加载至单元模型中的对应焊接接头位置处，然后，再由多个单元模型依次拼装组成焊件模型，并且在相邻单元模型的对接接头位置加载相应的焊接温度热循环曲线。

9.根据权利要求1-4中任意一项所述的模拟方法，其特征在于，在所述步骤S4中，将焊接接头周围的热影响区域作为局部塑形应变单元进行保存记录；在所述步骤S5中，将对应焊接接头的局部塑形应变单元直接加载至焊件模型中的对应焊接接头位置，完成对焊件模型的应变模拟。