[发明专利]一种壳体结构件的变形预测方法、装置、设备及存储介质

权利要求书

1.一种壳体结构件的变形预测方法，其特征在于，包括：

获取壳体结构件的焊接接头有限元模型以及壳体结构件有限元模型；

对所述焊接接头有限元模型进行热弹塑性有限元分析，以获得焊接残余塑性应变信息；

根据所述焊接残余塑性应变信息，获得塑性应变载荷和力矩；其中，具体为：基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，将塑性应变从焊接接头的焊缝坐标系变换至壳体结构件的焊缝坐标系，以构建接头塑性应变函数；其中，所述焊缝坐标系为基于焊缝标志线及与所述焊缝标志线对应的焊枪方向所建立的笛卡尔坐标系；基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，获取所有积分点的集中力矩信息，以构建接头集中力矩函数；基于所述接头塑性应变函数以获得塑性应变载荷；基于所述接头集中力矩函数以获得力矩；

基于能量守恒原理，将局部的焊接接头有限元模型的塑性应变载荷以及力矩映射至全局的壳体结构件有限元模型中，以预测壳体结构件的变形情况。

2.根据权利要求1所述的壳体结构件的变形预测方法，其特征在于，在所述获取壳体结构件的焊接接头有限元模型以及壳体结构件有限元模型的步骤之前，还包括：

获取预先建立的壳体结构件的三维几何模型；

根据所述壳体结构件的三维几何模型，获取壳体结构件的焊接接头几何模型；

根据所述焊接接头几何模型进行网络划分，生成焊接接头有限元模型；其中，所述焊接接头有限元模型的单元类型为实体单元；

根据所述壳体结构件的三维几何模型进行网络划分，生成壳体结构件有限元模型；其中，所述壳体结构件有限元模型单元类型为壳单元。

3.根据权利要求2所述的壳体结构件的变形预测方法，其特征在于，所述基于所述接头塑性应变函数以获得塑性应变载荷，具体为：

获取壳体结构件投影至垂直焊缝且经过单元高斯积分点的平面；

基于壳体结构件投影信息对所述平面进行划分，以获得多个子区域；

在每一个子区域内对接头塑性应变函数进行积分，以得到每一子区域内的积分点塑性应变值；

选择与结构件有限元模型匹配的塑性应变值进行体积分，以得到塑性应变载荷。

4.根据权利要求1所述的壳体结构件的变形预测方法，其特征在于，所述基于所述接头集中力矩函数以获得力矩，具体为：

获取壳体结构件的焊缝截面内的壳单元节点投影信息，并将所述壳单元节点投影信息代入接头集中力矩函数中，以获得力矩。

5.根据权利要求1所述的壳体结构件的变形预测方法，其特征在于，还包括：

采用Inteweld软件或者开源可视化程序对映射完成后所获得的数据进行可视化处理。

6.一种壳体结构件的变形预测装置，其特征在于，包括：

有限元模型获取单元，用于获取壳体结构件的焊接接头有限元模型以及壳体结构件的有限元模型；

分析单元，用于对所述焊接接头有限元模型进行热弹塑性有限元分析，以获得焊接残余塑性应变信息；

塑性应变载荷和力矩获取单元，用于根据所述焊接残余塑性应变信息，获得塑性应变载荷和力矩；塑性应变载荷和力矩获取单元，具体包括：

接头塑性应变函数构建模块，用于基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，将塑性应变从焊接接头的焊缝坐标系变换至壳体结构件的焊缝坐标系，以构建接头塑性应变函数；其中，所述焊缝坐标系为基于焊缝标志线及与所述焊缝标志线对应的焊枪方向所建立的笛卡尔坐标系；构建接头集中力矩函数构建模块，用于基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，获取所有积分点的集中力矩信息，以构建接头集中力矩函数；塑性应变载荷获取模块，用于基于所述接头塑性应变函数以获得塑性应变载荷；力矩获取模块，用于基于所述接头集中力矩函数以获得力矩；

映射单元，用于基于能量守恒原理，将局部的焊接接头有限元模型的塑性应变载荷以及力矩映射至全局的壳体结构件有限元模型中，以预测壳体结构件的变形情况。