[发明专利]三通相贯线焊接温度场数值模拟预测方法、系统及介质

权利要求书

1.一种三通相贯线焊接温度场数值模拟预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

建立三维模型，对三维模型进行网格划分，其中所述三维模型包括三通管件及焊缝；

建立焊接的热源模型，根据三维模型中焊道的网格节点坐标获取热源模型移动的轨迹曲线；

结合热源模型、轨迹曲线以及三维模型进行模拟分析，获取焊接过程中焊接构件上温度参数。

2.根据权利要求1所述的一种三通相贯线焊接温度场数值模拟预测方法，其特征在于，所述建立三维模型，对三维模型进行网格划分，包括：

建立三通管件及焊缝的三维实体模型，将三通管件及焊缝的三维实体模型合并为整体的几何模型；

按照从焊缝向周围扩散的顺序对所述几何模型进行网格划分；

预定义管件和焊材随温度变化的物理性能参数，并将材料属性分别赋予相应结构部位。

3.根据权利要求2所述的一种三通相贯线焊接温度场数值模拟预测方法，其特征在于，所述按照从焊缝向周围扩散的顺序对所述几何模型进行网格划分，包括：

将所述几何模型的整体模型分割成多个实体；

对所述实体的表面进行2D网格划分，以及扫掠生成体网格。

4.根据权利要求1所述的一种三通相贯线焊接温度场数值模拟预测方法，其特征在于，所述建立焊接的热源模型，根据三维模型中焊道的网格节点坐标获取热源模型移动的轨迹曲线，包括：

获取每条焊道中热源模型移动的网格节点坐标，对网格节点坐标进行拟合，获得热源模型随时间移动的路径；

基于双椭球热源模型，针对三通相贯线的焊接具有空间路径的特点，对热源模型建立局部坐标系；

根据局部坐标系建立三通相贯线焊接的热源模型。

5.根据权利要求4所述的一种三通相贯线焊接温度场数值模拟预测方法，其特征在于，所述对热源模型建立局部坐标系，包括：

设三维模型的直角坐标系为全局坐标系x、y、z，热源模型的局部坐标系x_i、y_i、z_i；局部坐标系x_i轴与焊缝曲线的切向量重合，z_i轴即为焊道离散化网格面单元法向量，y_i轴为x_i轴坐标向量叉乘z_i轴坐标向量；

全局坐标系与局部坐标系的变换关系为：

其中，n_x1(t_i)为热源模型在局部坐标系下对应坐标轴矢量在全局坐标系下的分量，F_x(t_i)、F_y(t_i)、F_z(t_i)为t_i时刻热源中心位置在全局坐标系下的坐标值。

6.根据权利要求5所述的一种三通相贯线焊接温度场数值模拟预测方法，其特征在于，所述根据局部坐标系建立三通相贯线焊接的整体热源模型，包括：

利用Fortran编程语言编写热源子程序，焊接时t_i时刻热源中心位置为(x_i，y_i，z_i)，建立三通相贯线焊接的热源模型；

所述热源模型分为以下两部分：

沿焊接方向前半部分的椭球内部热源分布函数：

沿焊接方向后半部分的椭球内部热源分布函数：

其中，q₁、q₂为热源分布函数；a_f、a_r、b、c为双椭球热源形状参数；η为焊接热效率；U为焊接电压；I为焊接电流；f_f为热源模型前半部分的热量分配系数；f_r为热源模型后半部分的热量分配系数。