Invar钢板多层多道焊接的变形模拟方法
【专利摘要】本发明涉及一种Invar钢板多层多道焊接变形模拟方法，其包括建立Invar钢板温度场与应力场三维模型，通过改变现实可行的装卡条件、焊接顺序和坡口形状，基于非线性有限元分析软件求解不同条件下径向变形结果，得到控制焊接变形的优化方法。本发明提供的Invar钢板多层多道焊接变形模拟方法针对Invar钢板多层多道焊接过程，建立了Invar钢板温度场与应力场三维模型，同时考虑交叉焊缝间相互作用问题，通过对所设定的不同边界条件进行求解，获得控制焊接变形的优化方法。
【专利说明】Invar钢板多层多道焊接的变形模拟方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种Invar钢板多层多道焊接变形模拟方法，尤其针对大型Invar钢曲面厚板焊接产生的径向变形。
【背景技术】
[0002]Invar钢属于低膨胀合金类别的精密合金，它应用数量大，并且产品价值也较高。它在电子行业中应用非常广泛，电子管、晶体管集成电路以及电容等都需要用到它，近年来，Invar钢凭借它热膨胀系数与复合材料相近这一特点，有了新的应用发展，它大量应用于复合材料模具的制造，解决了普通钢材料制造复合材料模具时出现的诸多问题，例如:成型后的复合材料尺寸与理论值不同、存在残余应力和变形等。
[0003]Invar钢模具制造过程中多采用焊接的方法完成，由于模具尺寸较大，导致焊后残余变形相对较大，并且采用物理试验或者是依靠经验的方法来控制Invar钢焊接变形，试验周期长，成本高，严重的影响到构件投入生产使用的时间。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是针对大型曲面Invar钢板模具多层多道焊接变形难以控制的困难，重点考虑不同的边界条件及交叉焊缝间的相互作用，为Invar钢模具多层多道焊接变形提供一种简便有效的计算方法。
[0005]根据本发明的一个方面，所采用的技术方案如下:
[0006]一种Invar钢板多层多道焊接的变形模拟方法，其特征在于:所述变形模拟方法包括如下步骤:
[0007]在计算机辅助设计软件中根据Invar钢板形状建立温度场与应力场三维几何模型，并对所述温度场与应力场三维几何模型进行网格划分；根据所述温度场与应力场三维
几何模型建立固体导热微分方程
【权利要求】
1.一种Invar钢板多层多道焊接的变形模拟方法，其特征在于：所述变形模拟方法包 括如下步骤：在计算机辅助设计软件中根据Invar钢板形状建立温度场与应力场三维几何模型，并 对所述温度场与应力场三维几何模型进行网格划分；根据所述温度场与应力场三维几何模型建立固体导热微分方程：
2.根据权利要求1所述的变形模拟方法，其特征在于，在求解所述固体导热微分方程 和所述热_弹塑性控制方程步骤中，将所述温度场与应力场三维几何模型导入所述非线性 有限元分析软件中，并设定边界条件。
3.根据权利要求2所述的变形模拟方法，其特征在于，所述边界条件至少包括装卡条 件和焊接顺序。
4.根据权利要求2所述的模拟方法，其特征在于，在求解所述固体导热微分方程和所 述热_弹塑性控制方程过程中，对多道焊缝焊接结构的模拟采用生死单元法进行分析。
5.根据权利要求4所述的变形模拟方法，其特征在于，以生死单元法进行分析时，每进 行一道焊道将杀死的单元激活。
6.根据权利要求2所述的变形模拟方法，其特征在于，在求解所述固体导热微分方程 和所述热_弹塑性控制方程过程中以牛顿_拉夫逊算法进行平衡迭代。
7.根据权利要求6所述的变形模拟方法，其特征在于，在求解所述固体导热微分方程 和所述热_弹塑性控制方程过程中采用自适应下降和自动时间步长功能以加快计算。
8.根据权利要求1所述的变形模拟方法，其特征在于，所述计算机辅助设计软件为CAD 软件。
9.根据权利要求1所述的变形模拟方法，其特征在于，所述网格划分是指焊缝及靠近 焊缝的区域采用密集划分，并使网格尺寸随着与焊缝距离加大不断变大。
【文档编号】G06F17/50GK103440355SQ201310196079
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年5月23日 优先权日:2013年5月23日
【发明者】陈洁, 董志波, 占小红, 王玉华, 刘红兵, 张家铭, 郑文健 申请人:上海飞机制造有限公司, 哈尔滨工业大学