[发明专利]一种型材焊接过程动态模拟仿真方法

说明书

本发明公开了一种型材焊接过程动态模拟仿真方法，涉及型材焊接技术领域，包括：建立型材焊接过程的三维模型；对所述三维模型施加磁场和热场环境，并对型材焊接过程的加热温度场进行模拟计算；提取型材上各节点加热完成后的温度；基于提取的各节点加热完成后的温度，采用动态指针区域赋值法等效型材在焊接过程中的运动，以实现焊接型材的动态模拟过程，从而获得较为精确的温度场。本发明改善了传统焊接模拟过程中以加热时间代替工件运动的方法、负载迁移等方法，引入焊接影响温度，避免所有节点的移动赋值，采用动态指针抓取的方式只针对焊接影响温度的关键节点进行抓取、赋值，减少了模拟过程中的运算量，降低了运算时间。

技术领域

本发明涉及型材焊接技术领域，特别涉及一种型材焊接过程动态模拟仿真方法。

背景技术

型材是铁或钢以及具有一定强度和韧性的材料(如塑料、铝、玻璃纤维等)通过轧制，挤出，铸造等工艺制成的具有一定几何形状的物体。普通型钢按其断面形状可分为工字钢、槽钢、角钢、H型钢、圆钢等。型材在焊接生产过程中是一个连续的运动焊合的过程，因此型材在生产过程中的运动速度也是一个十分重要的参数，所以，模拟型材感应焊接生产过程中不仅要考虑静态模拟过程，同时还需要考虑运动速度因素，构建型材焊接的动态模拟模型。

而目前考虑到工件运动时主要采用利用加热时间代替加热工件运动、热源平移法以及负载迁移的方法，然而，用加热时间代替型材的运动，相当于在模拟过程中一直把型材看做是个静止的一个过程，这与型材的实际焊接生产过程完全不相符。热源平移和负载迁移的方法，是一种移动线圈的方式，其直接改变了线圈和工件的相对位置关系，比如线圈与工件焊接V角原来距离30cm，热源平移后距离变成了20cm，实际过程中线圈是固定的，虽然工件在动，但是工件一直在焊合，因此线圈与工件焊接V角距离是不变的，因此热源平移和负载迁移的方法也与实际情况不相符。由于这些方法均与实际不相符，因此导致了模拟结果会存在较大的误差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种型材焊接过程动态模拟仿真方法，通过动态指针区域赋值法等效型材在焊接过程中的运动，以实现焊接型材的动态模拟过程，从而获得较为精确的温度场，能够准确、迅速、有效的完成型材焊接过程的动态模拟。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种型材焊接过程动态模拟仿真方法，包括：

建立型材焊接过程的三维模型；

对所述三维模型施加磁场和热场环境，并对所述型材焊接过程的加热温度场进行模拟计算；

提取型材上各节点加热完成后的温度T_Mi；

针对加热完成后的温度T_Mi小于型材稳态焊接温度T_W，且大于指针移动激活温度T_Z的节点，计算加热完成后的温度T_Mi与加热完成前的温度T_Mi’的温差ΔT_Mi＝T_Mi-T_Mi’，并将温差与焊接影响温度T_X进行比较，抓取ΔT_Mi≥T_X对应的所有节点温度T_Mi，将抓取到的节点温度赋值给下一相邻节点，使得下一节点下一次加热完成前的温度T_M(i+1)’为本次加热完成后的节点温度T_Mi，并进入下一次加热。

进一步地，针对温差ΔT_Mi小于焊接影响温度T_X的节点，进入静态模拟过程，判断本次温度场计算过程是否结束，若本次温度场计算结束，则保持所有节点温度不变并进入下一次加热；若本次温度场计算未结束，则增加时间子步t＝t+Δt，保持所有节点温度不变并进入下一次加热。