专利名称：钢结构焊接变形分析方法
技术领域：
本发明涉及一种焊接方法，具体的说，是涉及一种钢结构焊接变形分析方法。
背景技术：
在焊接过程中，由于焊接热效应的存在，不可避免地会产生焊接残余应力和变形。在目前实际生产中，人们仅凭借经验或通过实验来获得可靠而经济的焊接结构，不仅要花费了大量的时间和经费，而且任何尝试的失败，都将造成重大的经济损失，同时使得产品质量存在偶然性。在生产过程中由于残余焊接变形及应力的存在，使得焊后的修复工序工作量很大，严重浪费了大量的燃料成本，对焊接质量也留有一定的隐患。
发明内容
针对上述现有技术中的不足，本发明提供一种减少焊接残余应力与焊接变形，提高焊接质量的钢结构焊接变形分析方法。本发明所采取的技术方案是:
一种钢结构焊接变形分析方法，包括如下步骤:
a、建立计算机焊接接头模型，将平板V型对接接头、平板X型对接接头、T型接头V型坡口、T型接头X型坡口、角接接头V型坡口 5种标准的接头简化成板对接接头及T型接头两种形式；
b、现场数据采集；
C、计算机热力耦合有限元仿真模拟；
d、数据对比，通过实验取得的数据与三维模型分析的数据进行对比检查；
e、制定焊接工艺；通过输入焊接方法、坡口参数、焊接电流、焊接电压、焊接速度等焊接参数，计算出接头的焊接残余变形与应力。所述计算机焊接接头模型的建立根据参数为:坡口钝边、坡口间隙、坡口深度、坡口角度和钢板厚度。所述数据采集包括焊接参数采集；试件的变形参数采集、焊接温度场变化采集。所述所述焊接参数的采集工具为:电流表、电压表、焊接速度计。所述试件的变形参数由百分表及钢尺来测量记录；所述温度场的数据采用8通道数据采集模块配合温度传感器来测量，并由计算机进行实时测量记录。所述计算机热力耦合有限元仿真模拟步骤为:
a、利用有限元分析软件MSC/MARC分别对两种类型接头进行三维建模；
b、输入模拟单元类型、材料性能参数；根据几何特性及工作状况划分单元网格；
C、利用软件进行热源加载并设定边界条件；按照焊接工艺要求在计算机内进行模拟焊接，然后通过软件进行计算求解；
d、通过热力耦合仿真分析得到实时的焊接应力、应变云图及残余应力应变的分布曲线图。
所述实验取得的数据与三维模型分析的数据进行对比检查为:实验数据与三维模型分析的数据符合说明有限元模型建立适当；实验数据与三维模型分析的数据不符，对有限元模型进行修正、重新建立各类接头的有限元分析模型。所述焊接方法为二氧化碳气体保护焊和埋弧自动焊两种焊接方法。本发明相对现有技术的有益效果:
本发明一种钢结构焊接变形分析方法，使得焊接工程师在生产前即可根据工艺条件进行焊接残余应力与焊接变形的分析，从而制定出更加合理有效的焊接工艺，以使焊接生产过程更简捷，减少后续处理修整工序，降低了工时成本和燃料成本，提高了生产效率，大大提高焊接接头的质量。
图1是本发明焊接过程热力耦合有限元模拟仿真技术流程 图2是本发明焊接实验数据采集流程 图3是本发明板对接接头焊接接头形式 图4是本发明T型接头焊接接头形式图。附图中主要部件符号说明:
图中:
权利要求
1.一种钢结构焊接变形分析方法，其特征在于包括如下步骤: a、建立计算机焊接接头模型，将平板V型对接接头、平板X型对接接头、T型接头V型坡口、T型接头X型坡口、角接接头V型坡口 5种标准的接头简化成板对接接头及T型接头两种形式； b、现场数据采集； C、计算机热力耦合有限元仿真模拟； d、数据对比，通过实验取得的数据与三维模型分析的数据进行对比检查； e、制定焊接工艺；通过输入焊接方法、坡口参数、焊接电流、焊接电压、焊接速度等焊接参数，计算出接头的焊接残余变形与应力。
2.根据权利要求1所述带有储存一种钢结构焊接变形分析方法，其特征在于:所述计算机焊接接头模型的建立根据参数为:坡口钝边、坡口间隙、坡口深度、坡口角度和钢板厚度。
3.根据权利要求1所述带有储存一种钢结构焊接变形分析方法，其特征在于:所述数据采集包括焊接参数采集；试件的变形参数采集、焊接温度场变化采集。
4.根据权利要求3所述带有储存一种钢结构焊接变形分析方法，其特征在于:所述所述焊接参数的采集工具为:电流表、电压表、焊接速度计。
5.根据权利要求3所述带有储存一种钢结构焊接变形分析方法，其特征在于:所述试件的变形参数由百分表及钢尺来测量记录；所述温度场的数据采用8通道数据采集模块配合温度传感器来测量，并由计算机进行实时测量记录。
6.根据权利要求1所述带有储存一种钢结构焊接变形分析方法，其特征在于:所述计算机热力耦合有限元仿真模拟步骤为: a、利用有限元分析软件MSC/MARC分别对两种类型接头进行三维建模； b、输入模拟单元类型、材料性能参数；根据几何特性及工作状况划分单元网格； C、利用软件进行热源加载并设定边界条件；按照焊接工艺要求在计算机内进行模拟焊接，然后通过软件进行计算求解； d、通过热力耦合仿真分析得到实时的焊接应力、应变云图及残余应力应变的分布曲线图。
7.根据权利要求1所述带有储存一种钢结构焊接变形分析方法，其特征在于:所述实验取得的数据与三维模型分析的数据进行对比检查为:实验数据与三维模型分析的数据符合说明有限元模型建立适当；实验数据与三维模型分析的数据不符，对有限元模型进行修正、重新建立各类接头的有限元分析模型。
8.根据权利要求1所述带有储存一种钢结构焊接变形分析方法，其特征在于:所述焊接方法为二氧化碳气体保护焊和埋弧自动焊两种焊接方法。
全文摘要
本发明涉及一种钢结构焊接变形分析方法，包括如下步骤a、建立计算机焊接接头模型，将平板V型对接接头、平板X型对接接头、T型接头V型坡口、T型接头X型坡口、角接接头V型坡口5种标准的接头简化成板对接接头及T型接头两种形式；b、现场数据采集；c、计算机热力耦合有限元仿真模拟；d、数据对比，通过实验取得的数据与三维模型分析的数据进行对比检查；e、制定焊接工艺；通过输入焊接方法、坡口参数、焊接电流、焊接电压、焊接速度等焊接参数，计算出接头的焊接残余变形与应力。本发明使焊接生产过程更简捷，减少后续处理修整工序，降低了工时成本和燃料成本，提高了生产效率，大大提高焊接接头的质量。
文档编号G06F17/50GK103177149SQ20121041958
公开日2013年6月26日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者刘暄, 严洪丽, 冯超, 刘庆明, 李国彬, 刘瑞强 申请人:中国二十二冶集团有限公司