[發明專利]基于CEL模型的攪拌摩擦焊選區材料流動分析方法及裝置

在審

• 申請號: 202210225573.9
• 申請日: 2022-03-07
• 公開（公告）號: CN114611353A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 武曉燕;江海濤;羅巍;米振莉;吳彥欣
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06T17/20;G16C60/00;G06F119/08;G06F119/14;G06F111/04
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波;付忠林

1.一種基于CEL模型的攪拌摩擦焊選區材料流動分析方法，其特征在于，所述基于CEL模型的攪拌摩擦焊選區材料流動分析方法包括：

在ABAQUS中依次建立攪拌摩擦焊焊件模型和攪拌頭模型，并將焊件模型和攪拌頭模型進行裝配；其中，焊件選用三維歐拉體，攪拌頭選用三維變形體；

對焊件模型進行區域劃分，劃分出預分析材料流動的區域和焊縫中心區域；

定義預設數量的材料屬性；

對焊件模型和攪拌頭模型進行網格劃分；

設置焊件模型和攪拌頭模型的接觸屬性、施加熱邊界條件和載荷邊界條件；

在預定義場中將定義好的材料屬性分別分配給預分析材料流動的區域和其他區域；結合歐拉體積分數的變化，通過可視化結果中歐拉體積分數實現在攪拌摩擦焊過程中對預分析材料流動的區域內的材料流動情況的分析。

2.如權利要求1所述的基于CEL模型的攪拌摩擦焊選區材料流動分析方法，其特征在于，所述對焊件模型進行區域劃分分兩部分完成，一部分是對預分析材料流動的區域進行劃分，將中心焊縫區任意厚度的區域作為預分析材料流動的區域；另一部分是對焊件整體進行劃分，將焊縫中心區域與其他區域分割開。

3.如權利要求1所述的基于CEL模型的攪拌摩擦焊選區材料流動分析方法，其特征在于，定義預設數量的材料屬性時，需要建立兩次材料屬性；其中，焊件模型定義的材料屬性參數包括密度、彈性參數、塑性參數、熱膨脹系數、熱導率和比熱；攪拌頭模型需定義除塑性參數以外的所有材料屬性參數。

4.如權利要求1所述的基于CEL模型的攪拌摩擦焊選區材料流動分析方法，其特征在于，對焊件模型和攪拌頭模型進行網格劃分時，將焊縫中心區域進行網格加密；其中，攪拌頭模型選用溫度-位移耦合的四節點三維實體單元，焊件模型選用溫度-位移耦合的八節點積分縮減單元。

5.如權利要求1所述的基于CEL模型的攪拌摩擦焊選區材料流動分析方法，其特征在于，設置焊件模型和攪拌頭模型的接觸屬性、施加熱邊界條件和載荷邊界條件，包括：

設置接觸屬性；其中，切向接觸選用罰函數；法向接觸選用硬接觸；設置攪拌頭和焊件間的傳熱；設置攪拌頭和焊件之間的接觸類型為通用接觸；

施加熱邊界條件，包括焊件的換熱系數和熱輻射；

施加載荷邊界條件，包括焊件的固定、攪拌頭的下壓和焊接過程、攪拌頭的旋轉速度以及焊接速度。

6.一種基于CEL模型的攪拌摩擦焊選區材料流動分析裝置，其特征在于，所述基于CEL模型的攪拌摩擦焊選區材料流動分析裝置包括：

模型建立模塊，用于在ABAQUS中依次建立攪拌摩擦焊焊件模型和攪拌頭模型，并將焊件模型和攪拌頭模型進行裝配；其中，焊件選用三維歐拉體，攪拌頭選用三維變形體；

區域劃分模塊，用于對所述模型建立模塊所建立的焊件模型進行區域劃分，劃分出預分析材料流動的區域和焊縫中心區域；

材料屬性定義模塊，用于定義預設數量的材料屬性；

網格劃分模塊，用于對焊件模型和攪拌頭模型進行網格劃分；

條件設置模塊，用于設置焊件模型和攪拌頭模型的接觸屬性、施加熱邊界條件和載荷邊界條件；

分析模塊，用于在預定義場中將所述材料屬性定義模塊所定義好的材料屬性分別分配給所述區域劃分模塊所劃分出的預分析材料流動的區域和其他區域；結合歐拉體積分數的變化，通過可視化結果中歐拉體積分數實現在攪拌摩擦焊過程中對預分析材料流動的區域內的材料流動情況的分析。

7.如權利要求6所述的基于CEL模型的攪拌摩擦焊選區材料流動分析裝置，其特征在于，所述區域劃分模塊對焊件模型進行區域劃分分兩部分完成，一部分是對預分析材料流動的區域進行劃分，將中心焊縫區任意厚度的區域作為預分析材料流動的區域；另一部分是對焊件整體進行劃分，將焊縫中心區域與其他區域分割開。