鋼結構焊接變形分析方法
2023-05-21 13:50:41
專利名稱：鋼結構焊接變形分析方法
技術領域：
本發明涉及一種焊接方法，具體的說，是涉及一種鋼結構焊接變形分析方法。
背景技術：
在焊接過程中，由於焊接熱效應的存在，不可避免地會產生焊接殘餘應力和變形。在目前實際生產中，人們僅憑藉經驗或通過實驗來獲得可靠而經濟的焊接結構，不僅要花費了大量的時間和經費，而且任何嘗試的失敗，都將造成重大的經濟損失，同時使得產品質量存在偶然性。在生產過程中由於殘餘焊接變形及應力的存在，使得焊後的修復工序工作量很大，嚴重浪費了大量的燃料成本，對焊接質量也留有一定的隱患。
發明內容
針對上述現有技術中的不足，本發明提供一種減少焊接殘餘應力與焊接變形，提高焊接質量的鋼結構焊接變形分析方法。本發明所採取的技術方案是:
一種鋼結構焊接變形分析方法，包括如下步驟:
a、建立計算機焊接接頭模型，將平板V型對接接頭、平板X型對接接頭、T型接頭V型坡口、T型接頭X型坡口、角接接頭V型坡口 5種標準的接頭簡化成板對接接頭及T型接頭兩種形式；
b、現場數據採集；
C、計算機熱力耦合有限元仿真模擬；
d、數據對比，通過實驗取得的數據與三維模型分析的數據進行對比檢查；
e、制定焊接工藝；通過輸入焊接方法、坡口參數、焊接電流、焊接電壓、焊接速度等焊接參數，計算出接頭的焊接殘餘變形與應力。所述計算機焊接接頭模型的建立根據參數為:坡口鈍邊、坡口間隙、坡口深度、坡口角度和鋼板厚度。所述數據採集包括焊接參數採集；試件的變形參數採集、焊接溫度場變化採集。所述所述焊接參數的採集工具為:電流表、電壓表、焊接速度計。所述試件的變形參數由百分表及鋼尺來測量記錄；所述溫度場的數據採用8通道數據採集模塊配合溫度傳感器來測量，並由計算機進行實時測量記錄。所述計算機熱力耦合有限元仿真模擬步驟為:
a、利用有限元分析軟體MSC/MARC分別對兩種類型接頭進行三維建模；
b、輸入模擬單元類型、材料性能參數；根據幾何特性及工作狀況劃分單元網格；
C、利用軟體進行熱源加載並設定邊界條件；按照焊接工藝要求在計算機內進行模擬焊接，然後通過軟體進行計算求解；
d、通過熱力耦合仿真分析得到實時的焊接應力、應變雲圖及殘餘應力應變的分布曲線圖。
所述實驗取得的數據與三維模型分析的數據進行對比檢查為:實驗數據與三維模型分析的數據符合說明有限元模型建立適當；實驗數據與三維模型分析的數據不符，對有限元模型進行修正、重新建立各類接頭的有限元分析模型。所述焊接方法為二氧化碳氣體保護焊和埋弧自動焊兩種焊接方法。本發明相對現有技術的有益效果:
本發明一種鋼結構焊接變形分析方法，使得焊接工程師在生產前即可根據工藝條件進行焊接殘餘應力與焊接變形的分析，從而制定出更加合理有效的焊接工藝，以使焊接生產過程更簡捷，減少後續處理修整工序，降低了工時成本和燃料成本，提高了生產效率，大大提高焊接接頭的質量。
圖1是本發明焊接過程熱力耦合有限元模擬仿真技術流程 圖2是本發明焊接實驗數據採集流程 圖3是本發明板對接接頭焊接接頭形式 圖4是本發明T型接頭焊接接頭形式圖。附圖中主要部件符號說明:
圖中:
權利要求
1.一種鋼結構焊接變形分析方法，其特徵在於包括如下步驟: a、建立計算機焊接接頭模型，將平板V型對接接頭、平板X型對接接頭、T型接頭V型坡口、T型接頭X型坡口、角接接頭V型坡口 5種標準的接頭簡化成板對接接頭及T型接頭兩種形式； b、現場數據採集； C、計算機熱力耦合有限元仿真模擬； d、數據對比，通過實驗取得的數據與三維模型分析的數據進行對比檢查； e、制定焊接工藝；通過輸入焊接方法、坡口參數、焊接電流、焊接電壓、焊接速度等焊接參數，計算出接頭的焊接殘餘變形與應力。
2.根據權利要求1所述帶有儲存一種鋼結構焊接變形分析方法，其特徵在於:所述計算機焊接接頭模型的建立根據參數為:坡口鈍邊、坡口間隙、坡口深度、坡口角度和鋼板厚度。
3.根據權利要求1所述帶有儲存一種鋼結構焊接變形分析方法，其特徵在於:所述數據採集包括焊接參數採集；試件的變形參數採集、焊接溫度場變化採集。
4.根據權利要求3所述帶有儲存一種鋼結構焊接變形分析方法，其特徵在於:所述所述焊接參數的採集工具為:電流表、電壓表、焊接速度計。
5.根據權利要求3所述帶有儲存一種鋼結構焊接變形分析方法，其特徵在於:所述試件的變形參數由百分表及鋼尺來測量記錄；所述溫度場的數據採用8通道數據採集模塊配合溫度傳感器來測量，並由計算機進行實時測量記錄。
6.根據權利要求1所述帶有儲存一種鋼結構焊接變形分析方法，其特徵在於:所述計算機熱力耦合有限元仿真模擬步驟為: a、利用有限元分析軟體MSC/MARC分別對兩種類型接頭進行三維建模； b、輸入模擬單元類型、材料性能參數；根據幾何特性及工作狀況劃分單元網格； C、利用軟體進行熱源加載並設定邊界條件；按照焊接工藝要求在計算機內進行模擬焊接，然後通過軟體進行計算求解； d、通過熱力耦合仿真分析得到實時的焊接應力、應變雲圖及殘餘應力應變的分布曲線圖。
7.根據權利要求1所述帶有儲存一種鋼結構焊接變形分析方法，其特徵在於:所述實驗取得的數據與三維模型分析的數據進行對比檢查為:實驗數據與三維模型分析的數據符合說明有限元模型建立適當；實驗數據與三維模型分析的數據不符，對有限元模型進行修正、重新建立各類接頭的有限元分析模型。
8.根據權利要求1所述帶有儲存一種鋼結構焊接變形分析方法，其特徵在於:所述焊接方法為二氧化碳氣體保護焊和埋弧自動焊兩種焊接方法。
全文摘要
本發明涉及一種鋼結構焊接變形分析方法，包括如下步驟a、建立計算機焊接接頭模型，將平板V型對接接頭、平板X型對接接頭、T型接頭V型坡口、T型接頭X型坡口、角接接頭V型坡口5種標準的接頭簡化成板對接接頭及T型接頭兩種形式；b、現場數據採集；c、計算機熱力耦合有限元仿真模擬；d、數據對比，通過實驗取得的數據與三維模型分析的數據進行對比檢查；e、制定焊接工藝；通過輸入焊接方法、坡口參數、焊接電流、焊接電壓、焊接速度等焊接參數，計算出接頭的焊接殘餘變形與應力。本發明使焊接生產過程更簡捷，減少後續處理修整工序，降低了工時成本和燃料成本，提高了生產效率，大大提高焊接接頭的質量。
文檔編號G06F17/50GK103177149SQ20121041958
公開日2013年6月26日 申請日期2012年10月29日 優先權日2012年10月29日
發明者劉暄, 嚴洪麗, 馮超, 劉慶明, 李國彬, 劉瑞強 申請人:中國二十二冶集團有限公司