[发明专利]一种焊缝区混合晶区有限元建模方法

摘要

本发明提供了一种对焊缝区混合晶区进行有限元建模的方法，采用改进的泰森多边形法，利用Matlab编程结合Excel进行坐标整合，可得到包含柱状晶和不同晶粒度等轴晶组织的混合晶区晶粒中心位置坐标及晶界的交点坐标，从而建立起混合晶区的几何模型。导出晶粒中心位置坐标及晶界的交点坐标，生成文本文件供有限元软件Abaqus读取；使用Abaqus运行编写好的Python脚本读取文本文件，建立混合晶区组织的有限元模型。本发明考虑焊接接头微观组织非均匀，可建立焊缝不同微区的有限元模型，并实现对不同晶区赋予不同的材料参数，使模拟结果更加可靠；混合晶区建模采用Matlab程序与Python脚本相结合的方法，省去了繁琐的Abaqus界面操作，能够实现焊接接头跨尺度有限元模拟计算。

主权项

1.一种焊缝区混合晶区有限元建模方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：选取一定尺寸的实际焊缝区，获得熔合区、热影响区和母材区的尺寸以及熔合区内的柱状晶平均晶粒度、热影响区和母材区内的等轴晶的平均晶粒度，并以此计算熔合区内的柱状晶数量x、热影响区内的等轴晶数量y和母材区内的等轴晶数量z；步骤2：在MATLAB中选择尺寸比例与实际焊缝区比例相同的区域作为模拟焊缝区，按照实际比例将模拟焊缝区沿横向依次分为模拟熔合区、模拟热影响区和模拟母材区；步骤3：分别在步骤2的模拟熔合区内随机生成x个横坐标间距大于纵坐标间距的坐标点，在模拟热影响区和模拟母材区内分别随机生成y、z个坐标点，将所有坐标点的坐标导出；步骤4：在MATLAB中读取导出的点坐标，采用泰森多边形法以点坐标作为晶粒中心坐标得到混合晶区的物理模型，将晶界交点坐标导出；步骤5：在有限元模拟软件中读取晶界交点坐标，得到混合晶区的有限元模型。