[发明专利]基于有限元的大口径PE电熔管件设计参数制定方法

权利要求书

1.一种基于有限元的大口径PE电熔管件设计参数制定方法，其特征是，所述方法包括以下步骤：

步骤1，构建电熔管件和对接管道配合的三维模型，根据初设的间隔距离在电熔管件内构建电热丝的三维模型，将所述三维模型导入ansys系统中；

步骤2，设定电熔管件、对接管道和电热丝材料的热分析参数，设定电熔管件和对接管道对外环境热交换参数，设定电热丝发热功耗曲线，设定模型网格的划分类型及网格尺寸，然后划分网格；

步骤3，采用初步确定的焊接电压设定对电热丝的通电载荷，同时设定通电载荷的时间及步长，求解；

步骤4，根据求解结果，绘制电熔管件和对接管道之间熔接接触面沿着电熔管件的轴向温度分布曲线；重新构建电热丝的位置模型，逐渐减小位于中部的电热丝的布置密度，同时逐渐增加位于两侧的电热丝的布置密度，重复进行步骤2至步骤3，直至所述的轴向温度分布曲线的变化幅度小于阈值，将此时的电热丝的位置模型作为电热丝优化模型。

2.根据权利要求1所述的基于有限元的大口径PE电熔管件设计参数制定方法，其特征是，所述步骤2中的电熔管件、对接管道和电热丝材料的热分析参数包括电热丝和PE材料的热传导率、密度、比热容随温度变化曲线。

3.根据权利要求1所述的基于有限元的大口径PE电熔管件设计参数制定方法，其特征是，所述步骤2中的电熔管件和对接管道对外环境热交换参数包括流体湍流模型、热辐射模型和环境温度。

4.根据权利要求1所述的基于有限元的大口径PE电熔管件设计参数制定方法，其特征是，所述步骤4之后还包括以下步骤：

步骤5，重建电熔管件的三维模型，增加电熔管件两端的材料厚度，减少电熔管件模型的中部的厚度，根据步骤4中的电热丝优化模型，构建电热丝的三维模型，将重建后的三维模型导入ansys系统中；

步骤6，设定与步骤2中相同的热分析参数、电热丝发热功耗曲线、对外环境热交换参数；同时设定电熔管件和对接管道的材料力学参数，设定与步骤2中相同模型网格的划分类型及网格尺寸，然后划分网格；

步骤7，采用初步确定的焊接电压设定对电热丝的通电载荷，同时设定通电载荷的时间及步长，求解；

步骤8，根据求解结果，绘制电熔管件和对接管道之间熔接接触面沿着电熔管件的轴向温度分布曲线，绘制电熔管件和对接管道的径向形变曲线；

步骤9，根据所述步骤8中的轴线温度分布曲线和径向形变曲线，重建电熔管件的三维模型，增加电熔管件两端的材料厚度，减少电熔管件模型的中部的厚度，重复进行步骤6至步骤8，直至所述的轴向温度分布曲线的变化幅度小于阈值，并且电熔管件两端和中部的径向形变曲线符合阈值范围。

5.根据权利要求4所述的基于有限元的大口径PE电熔管件设计参数制定方法，其特征是，所述步骤6中，电熔管件和对接管道的材料力学参数包括热膨胀系数、泊松比、杨氏模量。