[发明专利]基于强度理论的焊接设计方法

权利要求书

1.一种基于强度理论的焊接设计方法，其特征在于，包括：

（1）实际测量步骤：

（1a）在采用既定焊接方法生产焊接工件的过程中，记录各焊缝在其相应的焊接过程中的实际温度变化曲线；

（1b）在所述焊接工件中确定焊缝作为焊接模拟件；

（1c）对所述焊接模拟件进行残余应力测量；

（2）对所述焊接模拟件进行计算机辅助工程（CAE）分析步骤：

（2a）对所述焊接模拟件应用三维立体单元建立CAE模型，调整热源参数使基于该CAE模型得到的所述焊接模拟件的模拟温度变化曲线与其对应的实际温度变化曲线基本相符合，并且使基于该CAE模型得到的所述焊接模拟件的模拟残余应力与步骤（1c）中测量的相应残余应力基本相符合；

（2b）基于该CAE模型获取所述焊接模拟件的微观断裂强度；

（3）对整个焊接工件的CAE分析步骤：

（3a）将所述焊接模拟件的CAE分析方法扩展应用至整个焊接工件以建立所述焊接工件的CAE模型，按照焊接工序相应调整热源参数，使每个焊缝的模拟温度变化曲线与其对应的实际温度变化曲线基本相符合；

（3b）根据焊接工件的各部件的材料特性并基于所述焊接模拟件的微观断裂强度，得到各焊缝的微观断裂强度；

（3c）基于所述焊接工件的CAE模型模拟施加工作载荷，至少将所述工作载荷和残余应力合成以获取每个焊缝所承受的最大应力；

（3d）每个焊缝的微观断裂强度除以最大应力得到该焊缝的最小安全系数；

（3e）判断每个焊缝的最小安全系数是否落入该焊缝对应的安全系数范围，如果判断为否，则不对所述既定焊接方法进行改进，如果判断为是，则进入步骤（4）；

（4）改进相应焊缝的既定焊接方法以减小所述最大应力，直至该焊缝的最小安全系数落入该焊缝对应的安全系数范围。

2.如权利要求1所述的焊接设计方法，其特征在于，

在所述步骤（1c）中，对所述焊接模拟件进行拉力试验以测量出所述焊接模拟件的焊缝开裂载荷；

在所述步骤（2b）中，基于该CAE模型进行模拟拉力试验，其中，设定拉力为所述焊缝开裂载荷时，模拟获取的焊接模拟件的应力即为所述焊接模拟件的微观断裂强度。

3.如权利要求1或2所述的焊接设计方法，其特征在于，在所述步骤（3b）中，应用插值法得到各焊缝的微观断裂强度。

4.如权利要求1至3中任一项所述的焊接设计方法，其特征在于，在建立CAE模型过程中，加入移动热源以建立所述焊接工件的温度场模型。

5.如权利要求1至4中任一项所述的焊接设计方法，其特征在于，所述CAE模型为有限元分析模型。

6.如权利要求1至5中任一项所述的焊接设计方法，其特征在于，所述焊接工件为汽车上的扭杆梁后桥。

7.如权利要求6所述的焊接设计方法，其特征在于，所述焊接模拟件为扭杆梁后桥的衬套管与悬架臂之间的焊缝。

8.如权利要求6所述的焊接设计方法，其特征在于，所述既定焊接方法采用二氧化碳气体保护焊。

9.如权利要求1至6中任一项所述的焊接设计方法，其特征在于，所述步骤（1c）中，残余应力测量采用应变片，在指定位点贴所述应变片，对所述应变片的中间钻孔以释放焊接时产生的残余应力，通过测量应变的变化得到所述指定点的残余应力。

10.如权利要求1至6中任一项所述的焊接设计方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，改进既定焊接方法包括改变焊接顺序、改变焊接方向、增加或删除焊缝段、和/或改变焊缝截面尺寸。