[發明專利]鋼結構焊接變形分析方法

無效

• 申請號: 201210419581.3
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN103177149A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 劉暄;嚴洪麗;馮超;劉慶明;李國彬;劉瑞強
• 申請（專利權）人: 中國二十二冶集團有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務所 13103
• 代理人: 張云和

技術領域

本發明涉及一種焊接方法，具體的說，是涉及一種鋼結構焊接變形分析方法。

背景技術

在焊接過程中，由于焊接熱效應的存在，不可避免地會產生焊接殘余應力和變形。在目前實際生產中，人們僅憑借經驗或通過實驗來獲得可靠而經濟的焊接結構，不僅要花費了大量的時間和經費，而且任何嘗試的失敗，都將造成重大的經濟損失，同時使得產品質量存在偶然性。在生產過程中由于殘余焊接變形及應力的存在，使得焊后的修復工序工作量很大，嚴重浪費了大量的燃料成本，對焊接質量也留有一定的隱患。

發明內容

針對上述現有技術中的不足，本發明提供一種減少焊接殘余應力與焊接變形，提高焊接質量的鋼結構焊接變形分析方法。

本發明所采取的技術方案是：

一種鋼結構焊接變形分析方法，包括如下步驟：

a、建立計算機焊接接頭模型，將平板V型對接接頭、平板X型對接接頭、T型接頭V型坡口、T型接頭X型坡口、角接接頭V型坡口5種標準的接頭簡化成板對接接頭及T型接頭兩種形式；

b、現場數據采集；

c、計算機熱力耦合有限元仿真模擬；

d、數據對比，通過實驗取得的數據與三維模型分析的數據進行對比檢查；?

e、制定焊接工藝；通過輸入焊接方法、坡口參數、焊接電流、焊接電壓、焊接速度等焊接參數，計算出接頭的焊接殘余變形與應力。

所述計算機焊接接頭模型的建立根據參數為：坡口鈍邊、坡口間隙、坡口深度、坡口角度和鋼板厚度。

所述數據采集包括焊接參數采集；試件的變形參數采集、焊接溫度場變化采集。

所述所述焊接參數的采集工具為：電流表、電壓表、焊接速度計。

所述試件的變形參數由百分表及鋼尺來測量記錄；所述溫度場的數據采用8通道數據采集模塊配合溫度傳感器來測量，并由計算機進行實時測量記錄。

所述計算機熱力耦合有限元仿真模擬步驟為：

a、利用有限元分析軟件MSC/MARC分別對兩種類型接頭進行三維建模；

b、輸入模擬單元類型、材料性能參數；根據幾何特性及工作狀況劃分單元網格；

c、利用軟件進行熱源加載并設定邊界條件；按照焊接工藝要求在計算機內進行模擬焊接，然后通過軟件進行計算求解；

d、通過熱力耦合仿真分析得到實時的焊接應力、應變云圖及殘余應力應變的分布曲線圖。

所述實驗取得的數據與三維模型分析的數據進行對比檢查為：實驗數據與三維模型分析的數據符合說明有限元模型建立適當；實驗數據與三維模型分析的數據不符，對有限元模型進行修正、重新建立各類接頭的有限元分析模型。

所述焊接方法為二氧化碳氣體保護焊和埋弧自動焊兩種焊接方法。

本發明相對現有技術的有益效果：

本發明一種鋼結構焊接變形分析方法，使得焊接工程師在生產前即可根據工藝條件進行焊接殘余應力與焊接變形的分析，從而制定出更加合理有效的焊接工藝，以使焊接生產過程更簡捷，減少后續處理修整工序，降低了工時成本和燃料成本，提高了生產效率，大大提高焊接接頭的質量。

附圖說明

圖1是本發明焊接過程熱力耦合有限元模擬仿真技術流程圖；

圖2是本發明焊接實驗數據采集流程圖；

圖3是本發明板對接接頭焊接接頭形式圖；

圖4是本發明T型接頭焊接接頭形式圖。

附圖中主要部件符號說明：

圖中：

11、12、坡口角度?α1???????????21、22、坡口角度α2?

31、32、坡口角度β1????????????41、42、坡口角度β2

51、52、坡口深度H?1????????????61、62、坡口深度H?2?

71、72、坡口間隙b???????????????81、82、坡口鈍邊p

91、鋼板厚度t?????????????????????92、鋼板厚度t1

93、鋼板厚度t2。

具體實施方式

以下參照附圖及實施例對本發明進行詳細的說明：

附圖2可知，本發明一種鋼結構焊接變形分析方法，包括如下步驟：

a、建立計算機焊接接頭模型，將平板V型對接接頭、平板X型對接接頭、T型接頭V型坡口、T型接頭X型坡口、角接接頭V型坡口5種標準的接頭簡化成板對接接頭及T型接頭兩種形式；

b、現場數據采集；

c、計算機熱力耦合有限元仿真模擬；