[發明專利]一種Invar鋼PMIG擺動焊溫度場及變形模擬方法

在審

• 申請號: 201610129675.5
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105740577A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 占小紅;陳紀城;孟遙;劉湘波;魏艷紅
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

1.一種Invar鋼PMIG擺動焊溫度場及變形模擬方法，其特征在于，包括步驟如下：

根據Invar鋼厚板的幾何形狀建立與實際Invar鋼厚板相吻合的三維幾何模型；

對上述建立的三維幾何模型進行網格劃分；

建立Invar鋼厚板PMIG擺動焊接過程中涉及到溫度場及應力應變場的熱-機械耦合模型；

完成Invar鋼熱物理性能參數及焊接熱源擺動路徑的設定，并根據實際焊接情況加載相應的熱邊界條件和機械邊界條件，使用彈塑性有限元法求解計算上述的熱-機械耦合模型，從而得到焊接過程中Invar鋼厚板PMIG擺動焊接過程中溫度場和應力場分布以及焊件的變形情況。

2.根據權利要求1所述的Invar鋼PMIG擺動焊溫度場及變形模擬方法，其特征在于，上述進行Invar鋼厚板三維幾何模型建立時，對焊縫所處空間區域的層數劃分。

3.根據權利要求1所述的Invar鋼PMIG擺動焊溫度場及變形模擬方法，其特征在于，所述的網格劃分采用疏密網格過渡的方式：焊縫和靠近焊縫的區域采用密網格劃分，網格尺寸小；遠離焊縫的區域采用疏網格劃分，網格尺寸大，并采用了多次網格過渡。

4.根據權利要求1所述的Invar鋼PMIG擺動焊溫度場及變形模擬方法，其特征在于，在求解計算所述的熱-機械耦合模型時，將完成的網格劃分的Invar鋼厚板有限元模型導入相關的有限元分析軟件中，并加載相應的邊界條件，完成求解計算。

5.根據權利要求4所述的Invar鋼PMIG擺動焊溫度場及變形模擬方法，其特征在于，在進行Invar鋼PMIG擺動焊接的路徑設定時，有兩種形式焊接路徑，最底層的打底焊采用直通焊，即焊接過程中無擺動，填充焊和蓋面焊有擺動，擺動路徑呈鋸齒狀，同時，采用對稱焊接，即相鄰焊層的焊接方向相反，以減小焊接變形。

6.根據權利要求4所述的Invar鋼PMIG擺動焊溫度場及變形模擬方法，其特征在于，在對熱-機械耦合模型進行求解計算時，對多層焊縫焊接結構焊接過程的模擬采用生死單元技術進行分析。

7.根據權利要求4所述的Invar鋼PMIG擺動焊溫度場及變形模擬方法，其特征在于，所述邊界條件包括進行溫度場計算的熱邊界條件和進行應力應變計算的機械邊界條件。

8.根據權利要求7所述的Invar鋼PMIG擺動焊溫度場及變形模擬方法，其特征在于，在進行熱邊界條件加載時，使用VC++計算機編程語言設計了Invar鋼PMIG焊所需的具有脈沖特性的焊接熱源，熱源模型采用雙橢球體熱源模型，通過相關的子程序完成脈沖熱源的加載。

9.根據權利要求7所述的Invar鋼PMIG擺動焊溫度場及變形模擬方法，其特征在于，在進行機械邊界條件加載時，除了必要的工裝固定外，在Invar鋼厚板鈍邊位置設置了相當于點焊固定的機械邊界條件，另外，由于實際焊接中焊件的工裝條件復雜，進行邊界條件加載時，將實際焊接中的裝夾簡化為Invar鋼厚板鈍邊處節點在厚度方向的位移。