[發明專利]一種針對ERW焊管焊縫區機械性能的預測方法

在審

• 申請號: 201710606663.1
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107391846A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 韓毅;張曉波
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 秦皇島一誠知識產權事務所(普通合伙)13116
• 代理人: 崔鳳英

技術領域

本發明涉及熱處理領域，具體涉及一種針對ERW焊管焊縫區機械性能的預測方法。

背景技術

目前，ERW直縫電阻焊管在焊管的應用中占有很大的比例，ERW焊管主要是利用高頻感應加熱原理對管坯邊緣進行焊接而成形的，高頻焊接因為加熱效率高，加熱速度快，環保節能等原因在焊管的焊接過程中得到了較為廣泛的應用。

使用高頻感應生產焊管時，焊縫的焊接質量決定著焊管的質量，而焊縫的力學性能是評價焊縫質量的一項重要指標，焊管焊縫力學性能的好壞將直接影響著焊管的質量。焊管大多工作在惡劣環境下，為了避免重大的損失，在焊管生產出廠之前必須對其焊接質量進行評估。

傳統的焊管焊縫質量的力學性能檢測方法檢測周期長，檢測成本較高，檢測過程中存在較大的誤差，不能滿足工廠生產的需求。

發明內容

針對上述存在問題，本發明目的在于提供一種針對ERW焊管焊縫區機械性能的預測方法。

本發明目的通過下述技術方案來實現：一種針對ERW焊管焊縫區機械性能的預測方法，具體步驟如下：

步驟1，利用ANSYS軟件建模得到高頻焊接之后的溫度場，具體操作如下：利用ANSYS軟件，使用工廠高頻焊接過程中的工藝參數建立三維有限元模型，并進行網格劃分，施加載荷和邊界條件，確定分析類型，設置空間步長和時間步長，然后進行求解，保存求解結果，得到高頻焊接之后的溫度場；

步驟2，利用SYSWELD軟件分析溫度場得到組織場，具體操作如下：利用SYSWELD軟件對高頻焊接之后的焊管焊縫區進行組織分析，首先根據工廠高頻焊接過程中的工藝參數進行三維建模，劃分網格，之后使用間接加載方法將步驟1中利用ANSYS軟件模擬得到的溫度場作為初始條件加載到SYSWELD軟件中，編輯材料屬性程序、空氣對流程序，定義環境溫度，以及對管體進行約束，設置時間步長和空間步長，保存模型，并將模型放入SOVE模塊中進行計算，保存結果文件，然后進入后處理模塊，取焊管完全冷卻后的組織場為研究對象，分別得到鐵素體含量V_F，珠光體含量V_P，貝氏體含量V_B和鐵素體晶粒大小d_F；

步驟3，重復步驟1～2，對多組工藝參數進行仿真模擬計算，得到不同工藝參數下對應的鐵素體含量V_F、珠光體含量V_P、貝氏體含量V_B和鐵素體晶粒大小d_F，建立并將數據存放在數據庫A中；

步驟4，建立網絡結構，確立訓練算法，訓練樣本，得到映射關系，具體操作如下：使用人工神經網絡建立各個工藝參數和各組織百分比含量之間的關系，即建立網格結構，利用步驟3得到的數據庫A中的數據作為訓練樣本，之后確立訓練算法，使用建立的網絡結構和所確立的訓練算法對樣本進行訓練，從而得到各個工藝參數對鐵素體含量V_F，珠光體含量V_P，貝氏體含量V_B和鐵素體晶粒大小d_F的映射關系，以實現利用映射關系，通過工藝參數就能夠對應的得到該工藝參數下鐵素體含量V_F、珠光體含量V_P、貝氏體含量V_B和鐵素體晶粒大小d_F的預測值；

步驟5，取樣進行拉伸實驗，測得抗拉強度σ_b、屈服強度σ_s和延伸率δ，存入數據庫B，具體操作如下：取不同工藝參數下工廠實際生產的焊管樣本為實驗對象，進行拉伸實驗研究，分別得到不同工藝參數下焊管樣本的抗拉強度σ_b、屈服強度σ_s和延伸率δ，將所得的拉伸實驗結果對應的放入數據庫A中，將新的數據庫定義為數據庫B；

步驟6，合并經驗關系式中的系數，實驗回歸確定常系數后得到方程組，具體操作如下：將現有的組織和力學性能之間的經驗關系式中的系數進行合并，建立焊縫熱影響區內的微觀組織和力學性能的關系式，并利用步驟5中得到的數據庫B進行實驗回歸，確定常系數，即得到抗拉強度σ_b、屈服強度σ_s和延伸率δ以及鐵素體含量V_F、珠光體含量V_P、貝氏體含量V_B、鐵素體晶粒大小d_F的方程組；