[發明專利]一種焊接接頭力學性能及斷裂失效仿真建模方法

在審

• 申請號: 202010311832.0
• 申請日: 2020-04-20
• 公開（公告）號: CN111523183A
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 徐從昌;李落星;何洪
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;曾利平

1.一種焊接接頭力學性能及斷裂失效仿真建模方法，其特征在于，包括：

步驟1：制備一焊接樣板，且獲取焊接過程中焊接樣板上不同區域的溫度變化范圍，所述不同區域是沿垂直于待焊接面長度方向且平行于待焊接面的區域；

步驟2：根據所述步驟1中不同區域的溫度變化范圍，沿垂直于待焊接面長度方向對所述焊接樣板進行切割處理，制得多個拉伸試樣；

步驟3：對每個所述拉伸試樣進行力學性能測試得到每個拉伸試樣的應力-應變曲線，采用本構模型來模擬每個拉伸試樣的應力-應變曲線，獲取每個拉伸試樣的材料本構參數；且獲得每個拉伸試樣的斷裂應變能；

步驟4：根據所述焊接樣板建立有限元模型，再根據每個所述拉伸試樣的實際尺寸對有限元模型進行微區劃分，且進行網格劃分；

步驟5：將所述步驟3中每個拉伸試樣的材料本構參數和斷裂應變能應用于每個拉伸試樣所對應的微區，即得到精確的焊接樣板的有限元模型。

2.如權利要求1所述的建模方法，其特征在于：所述步驟1中，不同區域的溫度變化范圍的獲取方法為：

步驟1.1：在母材上且沿垂直于母材待焊接面的長度方向，將所述母材依次劃分為n個區域，每個區域的寬度不超過2mm；

步驟1.2：在焊接過程中監測每個區域的溫度變化情況，獲得焊接樣板上不同區域的溫度變化范圍。

3.如權利要求2所述的建模方法，其特征在于：所述步驟1.2中，采用K型熱電偶來監測每個區域的溫度變化情況。

4.如權利要求1所述的建模方法，其特征在于：所述步驟1中，利用simufact軟件來獲得不同區域的溫度變化范圍。

5.如權利要求1所述的建模方法，其特征在于：所述步驟1中，焊接樣板的焊接接頭類型為對接接頭、T型接頭、角接接頭或者搭接接頭。

6.如權利要求1所述的建模方法，其特征在于：所述步驟2中，切割處理方式為線切割方式。

7.如權利要求1所述的建模方法，其特征在于：所述步驟3中，采用Johnson-Cook模型來模擬每個拉伸試樣的應力-應變曲線，Johnson-Cook模型的表達式為：

式中，σ為等效應力，ε_eq、和分別為等效塑性應變、試驗中的應變速率和參考應變速率；T、T_r和T_m分別為應變為ε時的瞬時溫度、參考溫度和材料的熔化溫度；A、B、C、n和m分別為參考溫度下的初始屈服應力、應變硬化系數、應變速率系數、應變硬化指數和熱軟化指數。

8.如權利要求1所述的建模方法，其特征在于：所述步驟3中，利用Cockcroft-Latham韌性斷裂準則獲得每個拉伸試樣的斷裂應變能。

9.如權利要求1所述的建模方法，其特征在于：所述步驟4中，對于對接接頭有限元模型，在距離焊縫中心3.8mm～19mm的范圍內的網格劃分尺寸為0.5mm×0.5mm×1mm，其他范圍內的網格劃分尺寸為1mm×1mm×1mm。