[发明专利]一种断续焊接焊缝强度评估方法

说明书

本发明提供了一种断续焊接焊缝强度评估方法，针对非连续焊接焊缝尺度与整体结构差异较大的结构形式，将连续焊缝简化为weld连接单元，建立整体有限元模型，对焊缝位置强度进行分析，避免重复建模，降低计算量，提高评估效率；同时通过试片测试收集焊缝参数散布情况，根据焊缝长度和宽度散度分布情况，结合建立的整体有限元模型计算焊缝等效应力散布情况，与材料强度对比评估焊缝强度，实现结构焊缝强度的批量评估以及焊缝质量一致性控制。该方法具有更符合真实结构状态、单次实现批量焊缝评估、建模上避免有限元建模多次迭代的优点，兼具精度高、效率高的特点。

技术领域

本发明属于结构强度分析计算技术领域，尤其涉及一种断续焊接焊缝强度评估方法。

背景技术

有限元理论的不断发展，结合计算机计算能力的不断提升，已经能够极大程度的提高评估结构性能的效率和求解精度，但对于尺度相差悬殊的结构，通常的做法是先求解整体强度和刚度，对于局部细节较多或更为关心的部位，采用子结构算法，进一步针对局部结构开展更为精细的有限元建模，可解决此类问题。但其存在的问题是需要反复进行有限元建模，首先进行整体模型求解，从整体求解结果中获得局部重要的焊缝区域的边界条件，之后重要的焊缝区域再次建立加密网格的有限元模型，不同区域要建立不同的模型，求解效率不高，并且对于实际焊接过程中的焊缝参数的散度需要重新建模反复评估，计算量大，需要迭代次数多，效率不高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种断续焊接焊缝强度评估方法，综合使用有限元分析结果和理论解析计算，并且考虑实际焊接结构焊缝参数的散度分布情况，实现批量焊缝强度的高质量、高效率、高精度评估，最终实现对整个结构承载性能的准确预示。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案如下：

一种断续焊接焊缝强度评估方法，包含以下几个步骤：

S1、选定一组焊缝参数，建立目标结构整体有限元模型，每一个连续焊缝位置简化为一个weld连接单元；

S2、通过有限元模型开展整体结构强度计算，提取每个weld连接单元位置三个正交方向的力和力矩；

S3、计算每个连续焊缝位置对应的应力，获得焊缝位置全应力张量，计算每个焊缝位置全应力张量的特征值，获得焊缝位置三个方向主应力；

S4、采用第四强度准则计算焊缝位置等效应力，将等效应力与材料拉伸强度比较，若满足安全裕度要求，进入步骤S5，若不满足安全裕度要求，回到步骤S1增加焊缝宽度和长度；

S5、进行试片焊接测试，根据焊缝参数的散布范围，确定焊缝宽度和焊缝长度的范围，分别标记为[B1，B2]和[L1，L2]；

S6、计算B1L1、B1L2、B2L1、B2L2四种焊缝宽度、长度组合情况下每个连续焊缝位置对应的应力，获得每个焊缝位置的一组全应力张量，并求解全应力张量特征值，获得四种情况下焊缝位置上的主应力；

S7、采用第四强度准则计算焊缝位置等效应力，获得每个焊缝位置应力散布范围[σ_Min,σ_Max]，取所有焊缝位置应力的最大值对比焊缝位置材料拉伸强度性能，若满足安全裕度要求，且所有焊缝位置应力散布范围σ_Max与σ_Min比值不大于阈值，则完成评估；若不满足，则返回步骤S5缩小焊缝散布范围。。

进一步的，所述步骤S1中焊缝参数包括焊缝长度、焊缝宽度、焊接位置以及焊缝的形式。

进一步的，所述焊缝形式为双条交错断续焊缝。

进一步的，所述焊缝宽度、长度选取范围为：焊缝宽度为蒙皮厚度的0.9～1.4倍、焊缝长度为焊缝宽度14～20倍。

进一步的，所述步骤S3、S6中应力计算公式为：