[發明專利]一種多層多道焊仿真方法、裝置、設備及存儲介質

在審

• 申請號: 201910912838.0
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110705156A
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 龐盛永;梁呂捷;王靖升;李一凡;黃安國
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F111/04;G06F111/10
• 代理公司: 35222 廈門智慧呈睿知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳槐萱

本發明提供了一種多層多道焊仿真方法、裝置、設備及存儲介質，涉及焊接數值模擬技術領域，方法包括：獲取待焊工件的有限元模型；獲取自定義的坡口尺寸參數，以在有限元模型上生成坡口幾何模型；獲取基于坡口幾何模型進行參數化設定的焊接路徑和與焊接路徑相匹配的焊接工藝參數；基于焊接路徑、焊接工藝參數和預先設定的單元激活方式激活坡口幾何模型內的有限元網格；獲取基于邊界條件選項和單元激活過程自適應生成的換熱邊界條件；基于換熱邊界條件進行溫度場和力學場的順序耦合計算，以獲取溫度場和應力場分布。本發明提供了坡口自定義、單元激活方式自定義和換熱邊界條件自適應生成，能夠適應多種復雜條件和多樣化需求。

技術領域

本發明涉及焊接數值模擬技術領域，具體而言，涉及一種多層多道焊仿真方法、裝置、設備及存儲介質。

背景技術

厚板結構件在焊接工業生產中具有非常重要的地位，被廣泛應用于國防、建筑、水利、交通、造船、大型壓力管道等重工業部門。在厚板焊接過程中，考慮到焊接熔深及熔寬尺寸參數的局限性，一般采用多層多道焊方法進行施焊。

多層多道焊的工藝參數和條件通常十分復雜，焊道數目可多達上百條，給工藝仿真建模帶來了非常大的困難和非常多的工作量。目前，多層多道焊仿真建模技術存在以下幾個關鍵問題：一是坡口定義困難，不能進行可視化定義和修改；二是仿真中的單元激活形式單一，且不能切換，無法滿足工程實際中多樣化的仿真的需求；三是換熱邊界條件設置十分復雜，給仿真技術在工程技術中應用帶來了很大的阻礙。因此，必須設計并實現一種能夠快速，簡潔并且與工程實際緊密結合的多層多道焊仿真方法，為研發和工程人員進行厚板結構件的焊接仿真提供更佳的手段，提升厚板焊接制造的技術水平。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例的目的在于提供一種多層多道焊仿真方法、裝置、設備及存儲介質，以改善現有技術中多層多道焊仿真繁瑣、復雜的問題。

本發明實施例提供了一種多層多道焊仿真方法，包括以下步驟：

獲取待焊工件的有限元模型；

獲取自定義的坡口尺寸參數，以在所述有限元模型上生成坡口幾何模型；

獲取基于所述坡口幾何模型進行參數化設定的焊接路徑和與所述焊接路徑相匹配的焊接工藝參數；

基于所述焊接路徑、焊接工藝參數和預先設定的單元激活方式激活所述坡口幾何模型內的有限元網格；

獲取基于邊界條件選項和單元激活過程自適應生成的換熱邊界條件；

基于所述換熱邊界條件進行溫度場和力學場的順序耦合計算，以獲取溫度場和應力場分布。

優選地，所述獲取待焊工件的有限元模型，具體包括：

獲取待焊工件的幾何模型；

基于網絡疏密過渡的方法對所述幾何模型進行網格劃分，以獲取有限元模型。

優選地，所述坡口尺寸參數包括以下至少之一：

坡口角度α、坡口面角度β、根部間隙b、鈍邊厚度p、根部半徑R，頂部寬度W₁，底部寬度W₂。

優選地，所述獲取自定義的坡口尺寸參數，以在所述有限元模型上生成坡口幾何模型，具體包括：

獲取焊接坡口標志線和坡口尺寸參數；其中，所述坡口尺寸參數經導入或手動輸入；

基于所述坡口尺寸參數在所述坡口標志線處生成坡口幾何模型；其中，所述坡口幾何模型可進行可視化查看或編輯。

優選地，所述單元激活方式包括：

隨著熱源移動，激活熱源前端一個預設長度的單元；

將每一焊道分段，逐段激活焊道內單元；