[發明專利]基于有限元的電磁脈沖微焊點微觀組織演化的模擬方法

在審

• 申請號: 202210830911.1
• 申請日: 2022-07-15
• 公開（公告）號: CN115312143A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 張龍;郭豪;尹立孟;陳玉華;倪佳明;王剛;姚宗湘;張鶴鶴;張麗萍
• 申請（專利權）人: 重慶科技學院;南昌航空大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 深圳市徽正知識產權代理有限公司 44405
• 代理人: 奉燁

本發明涉及電磁脈沖焊接領域，提供了一種基于有限元的電磁脈沖微焊點微觀組織演化的模擬方法，包括：劃分時間節點，并在各個時間節點獲取電磁脈沖微焊點微觀組織生成時的外圍邊框線；獲取各個時間節點的微焊點幾何模型，耦合微焊點的外圍邊框線和幾何模型至有限元軟件；通過有限元軟件得到從微焊點生成時至生成完畢時的微焊點模型參數；基于微焊點模型參數變化幅度重新劃分時間節點，依據重新劃分的時間階段演化微焊點微觀組織的成長過程。本發明能夠根據電磁脈沖微焊點的變化情況，基于微焊點變化的時域特性和外圍邊框線的對應關系，結合有限元理論，模擬出電磁脈沖微焊點微觀組織演化過程。

技術領域

本發明涉及電磁脈沖焊接領域，特別涉及一種基于有限元的電磁脈沖微焊點微觀組織演化的模擬方法。

背景技術

目前，隨著越來越多的高精度焊接場景需求，電磁脈沖由于其不產熱，且焊接精度高的優點，其越來越多被使用在高精度焊接場景。

在電磁脈沖焊接時，焊接物在焊接融合時產生細微形變，然而，如果想要達到更高精度的焊接要求，需要對電磁脈沖微焊點進行及時監控，以便后續對電磁脈沖設備進行及時調整，而現有并未有電磁脈沖微焊點微觀組織演化過程的相關模擬方法。

發明內容

本發明的目的就是提供一種基于有限元的電磁脈沖微焊點微觀組織演化的模擬方法，能夠根據電磁脈沖微焊點的變化情況，基于微焊點變化的時域特性和外圍邊框線的對應關系，結合有限元理論，模擬出電磁脈沖微焊點微觀組織演化過程。

本發明解決其技術問題，采用的技術方案是：

基于有限元的電磁脈沖微焊點微觀組織演化的模擬方法，包括如下步驟：

劃分時間節點，并在各個時間節點獲取電磁脈沖微焊點微觀組織生成時的外圍邊框線；

獲取各個時間節點的微焊點幾何模型，耦合微焊點的外圍邊框線和幾何模型至有限元軟件；

通過有限元軟件得到從微焊點生成時至生成完畢時的微焊點模型參數；

基于微焊點模型參數變化幅度重新劃分時間節點，依據重新劃分的時間階段演化微焊點微觀組織的成長過程。

進一步的是，所述劃分時間節點，并在各個時間節點獲取電磁脈沖微焊點微觀組織生成時的外圍邊框線，具體包括如下步驟：

以電磁脈沖焊接設備啟動并將能量輸出口移動到指定位置為時間起點，以焊接完成時為時間終點，以0.05微秒為單位，劃分從時間起點到時間終點的時間節點；

以電磁脈沖焊接設備的能量輸出口對應的能量輸出范圍正對在與之距離最近的焊接物上的能量受力點為電磁脈沖微焊點；

根據待焊接物的電磁脈沖焊接時的變形屬性，獲取電磁脈沖微焊點微觀組織生成時的外圍邊框線。

進一步的是，所述獲取的電磁脈沖微焊點微觀組織生成時的外圍邊框線，該外圍邊框線在外環繞電磁脈沖焊接設備的能量輸出口對應的能量輸出范圍，且該外圍邊框線的每個邊與所述能量輸出范圍的距離為1-2毫米。

進一步的是，所述通過有限元軟件得到從微焊點生成時至生成完畢時的微焊點模型參數，其中，微焊點模型參數包括：電磁脈沖焊接設備的能量輸出口輸出的能量作用在與之距離最近的焊接物時的時間、與能量輸出口距離最近的焊接物上的微焊點的變形開始時間、所有焊接物中焊接物的的最晚變形開始時間以及所有焊接物的最晚變形結束時間。

進一步的是，所述基于微焊點模型參數變化幅度重新劃分時間節點，依據重新劃分的時間階段演化微焊點微觀組織的成長過程，具體是指：

當電磁脈沖焊接設備的能量輸出口輸出的能量作用在與之距離最近的焊接物時的時間小于等于預設時間，且與能量輸出口距離最近的焊接物上的微焊點的變形開始時間大于等于0.5微秒，且所有焊接物中焊接物的的最晚變形時間大于等于1微秒，則重新劃分時間節點時，增加劃分的時間節點的單位。

進一步的是，所述預設時間為1微秒。