[发明专利]虚拟贴片法计算焊接结构结构应力的方法

权利要求书

1.一种应用虚拟贴片计算焊接结构结构应力的方法，其特征在于具有如下步骤：

S100.根据给定的边界条件，创建焊接结构的有限元模型，在该模型中定义包括焊肉的有限元网格；

S200.确定焊趾附近的线性应力分布区域，在该区域设置虚拟应变片；

S300.根据虚拟应变片在有限元单元中的位置，通过插值的方法确定虚拟应变片位置的方向应力；对于两组虚拟应变片，接近焊趾区域的B截面位置和远离焊趾的C截面位置，将方向应力带入公式：

求得两组应变区域位置处的弯曲应力，σ_Top为应变片设置区域上表面的弯曲应力，σ_Bottom为应变片设置区域下表面的弯曲应力；将BC截面的弯曲应力带入公式(3)，得到结构应力σ_s；

式中，σ_s代表结构应力,.σ_b代表弯曲应力,是B截面的上表面方向应力,l是C面到B面的距离是C面的弯曲应力；

所述步骤S300具体包括如下步骤：

S310.判定虚拟应变片位于有限元单元中的具体位置，该具体位置包括位于：有限元单元内部、有限元单元边界上或有限元单元节点上；

S320.虚拟应变片位于有限元单元内部时，提取该有限元单元各节点垂直于焊缝方向的应力；通过二次平均法计算所述虚拟应变片位置的方向应力；

S330.虚拟应变片位于有限元单元边界上时，提取该有限元单元边界上两节点的应力；通过一次平均法计算所述虚拟应变片位置的方向应力；

S340.虚拟应变片位于有限元单元节点上时，提取该有限元单元节点垂直于焊缝方向的应力，作为虚拟应变片的方向应力；

所述一次平均法具体包括如下步骤：

S331.定义经过虚拟贴片位置、且垂直于焊缝的向量分别与有限元单元的边交于k点；所述边的两端点分别为n1和n4；

S332.通过公式，

计算虚拟应变片位置k的应力插值，为虚拟应变片的方向应力；

所述步骤S320中二次平均法具体包括如下步骤：

S321.定义经过虚拟贴片位置k、且垂直于焊缝的向量分别与有限元单元的两边交于k1和k2，虚拟贴片将该向量在有限元单元内线段分为e和f两段；

S322.通过公式，

计算k1和k2的应力插值；式中n1、n2、n3和n4分别为有限元单元的四个节点；

S323.通过公式，

计算得出k点，即虚拟应变片位置的方向应力；

于当有限元单元为三角形单元时，所述的n1和n2节点重合；通过公式

计算k1和k2位置的应力插值。

2.根据权利要求1所述的虚拟贴片计算焊接结构结构应力的方法，其特征还在于：通过查看有限元软件的应力分布云图或节点弯矩计算结果看是否满足如下公式

其中t为板厚度，如果满足就是线性应力分布。

3.根据权利要求1所述的虚拟贴片计算焊接结构结构应力的方法，其特征还在于：最接近焊缝的虚拟贴片与焊趾之间的距离不超过板厚的3-5倍。