[发明专利]一种焊接变形数值模拟快速实现方法

说明书

本发明是一种焊接变形数值模拟快速实现方法，包括步骤1，前处理阶段，建立焊接件计算几何模型；步骤2，中间转化过渡阶段，几何模型文件格式转化；步骤3，后处理阶段，完成焊接热弹塑性有限元分析。通过步骤1将焊接件计算几何模型建立并组装后划分网格保存成*inp文件并将该文件提交至步骤2中进行文件格式的转化，将*inp文件转化成*bdf文件保存并提交至步骤3中进行焊接热弹塑性有限元分析，通过设置焊接电流、电压、拘束条件，焊接顺序，焊枪个数来获得焊接件的应力峰值、变形值及变形趋势等，从而有效的实现对焊接件的焊接变形进行控制并做进一步调整。该方法适用于多种焊接方法，操作简单，经济高效且结果准确可靠。

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，具体的说是一种焊接变形数值模拟快速实现方法。

背景技术

随着社会发展，核电作为高效的清洁能源，具有明显的优势，大力发展核电已列入我国的中长期规划。核电建设周期长，钢结构焊接作业量大，工期压力大，焊接变形数值模拟快速实现方法可有效解决焊接工艺不完善、复杂钢结构或薄壁钢结构焊接变形难以控制的问题，将会是核电钢结构焊接作业的一种趋势。

热弹塑性有限元法是目前比较先进的模拟焊接过程的计算方法，通过布设焊缝位置的生死单元可实现焊材的填充、从而模拟出焊接过程中熔池的深度、焊接件的焊接变形、应力分布状态。

焊接件的快速建模、网格划分质量、焊材及母材受温度影响的本构模型以及焊接数值模拟软件文件识别的单一性，为焊接热弹塑性数值模拟增加了难度，采用一些焊接数值模拟软件进行热弹塑性分析可以实现焊接变形及应力分布状态的模拟，但耗时长、计算成本较高，不经济，还会影响焊接作业工期。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种焊接变形数值模拟快速实现方法，该方法能够快速实现焊接变形数值模拟，适用于多种焊接方法，操作简单，经济高效且结果准确可靠。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种焊接变形数值模拟快速实现方法，其特征在于：具体步骤如下：

步骤1，前处理阶段；建立焊接件计算几何模型，并对得到的几何模型进行有限元网格划分；

步骤2，中间转化过渡阶段；将完成有限元网格划分的几何模型文件进行格式转化；

步骤3，后处理阶段；进行焊接热弹塑性有限元分析。

步骤1中建立焊接件计算几何模型采用三维CAD软件或带有建模功能的CAE软件实现。

步骤1中对几何模型进行有限元网格划分后形成*inp文件或*odb文件。

将完成建模的几何模型导入有限元网格剖分软件中，通过有限元网格剖分软件对几何模型进行有限元网格划分，所述的有限元网格剖分软件包括abaqus软件和ansys软件。

步骤2中将*inp文件或*odb文件导入文件格式转化软件后输出*bdf文件，所述的文件格式转化软件包括Marc软件。

步骤3中通过设置分析参数对焊缝生死单元进行模拟，所述的分析参数包括焊接工艺参数、母材及焊材热弹塑性本构模型、拘束、焊接热源模型、有限元数值迭代方法、焊枪个数；焊接热弹塑性有限元分析用于获取焊接熔池深度、焊缝周边应力分布状态、焊接件整体焊接变形趋势及数值、焊接残余应力及残余应变数值。

焊接热弹塑性有限元分析后得到的数据用于进行残余应力消减分析。

步骤3中将*bdf文件导入焊接热弹塑性有限元分析软件进行分析参数设置并完成焊接热弹塑性有限元分析，所述的焊接热弹塑性有限元分析软件包括simufact.welding软件和sysweld软件。