[发明专利]一种Fe-36%Ni合金PMIG摆动焊热-机械耦合有限元建模方法

权利要求书

1.一种Fe-36％Ni合金PMIG摆动焊热-机械耦合有限元建模方法，其特征在于，包括步骤如下：

步骤1：根据构件的实际几何形状建立相应的三维几何模型，根据实际焊接层数和道数，采用粗细网格过渡的方式进行网格划分，并检查网格质量；

步骤2：基于材料性能模拟软件，根据Fe-36％Ni合金的化学成分建立随温度非线性变化的材料模型，包括密度、泊松比、热导率、比热容、热膨胀系数、屈服强度、杨氏模量等；

步骤3：基于热弹塑性法建立Fe-36％Ni合金PMIG摆动焊热-机械耦合有限元模型，包括用于温度场计算的能量守恒方程和应力/变形计算的应力-应变本构方程；

步骤4：在有限元计算软件中求解上述控制方程，施加脉冲电弧焊的热边界条件，定义多层多道摆动焊接路径，进行Fe-36％Ni合金PMIG摆动焊热-机械耦合建模与计算；

步骤5：分析温度场、焊接变形及残余应力计算结果，确定是否满足工艺要求，否则，通过改变焊接工艺参数、调整焊接热源摆动路径等方法重新求解计算，得出最优工艺方案。

2.根据权利要求1所述的一种Fe-36％Ni合金PMIG摆动焊热-机械耦合有限元建模方法，其特征在于步骤2中完成网格划分后，为简化有限元建模过程中对节点和单元的选取操作，在将网格模型导入有限元模拟软件之前，建立相应的点集和单元集。

3.根据权利要求1所述的一种Fe-36％Ni合金PMIG摆动焊热-机械耦合有限元建模方法，其特征在于，在采用子程序形式加载热流密度边界条件，以模拟焊接能量分布时，根据脉冲周期各时间段内焊接电流、电压及焊接速度的分布，来修正经典双椭球热源模型中的热流密度。

4.根据权利要求1所述的一种Fe-36％Ni合金PMIG摆动焊热-机械耦合有限元建模方法，其特征在于，PMIG摆动焊接的工艺设定为，打底焊采用直通焊，2～3层填充焊和盖面焊有摆动，摆动路径呈锯齿状，同时，采用对称焊接，相邻焊层的焊接方向相反，以减小焊接变形；在进行摆动路径的定义时，起始点和终止点在焊缝中线上拾取，根据焊缝长度将其等分为3～5段，根据摆幅大小依次交错拾取节点，完成焊接路径设置。