[发明专利]一种面向精确变形控制的汽车空心稳定杆多层多道焊工艺

权利要求书

1.一种面向精确变形控制的汽车空心稳定杆多层多道焊工艺，其特征在于，其包括以下步骤：

1)在计算机三维建模软件中，根据汽车空心稳定杆的几何形状建立与实物相吻合的三维几何模型；

2)对上述建立的三维几何模型进行网格划分；

3)建立汽车空心稳定杆多层多道焊接过程中的温度场及应力应变场的耦合模型；因为焊接材料在变形过程中的温度变化会影响到材料的变形过程，材料的变形过程在很大程度上又会影响材料的温度分布，因此，只有将温度变化与变形过程耦合，才能真实地模拟焊接成形过程；

4)完成汽车空心稳定杆热-力材料参数及多层多道焊接热源和焊接路径的设定，并根据实际焊接情况加载相应的初始条件和边界条件，使用数值模拟方法求解计算上述的热-力耦合模型，从而得到焊接过程中汽车空心稳定杆多层多道焊温度场和应力场分布以及焊件的变形情况，并对所得结果进行分析判断，如果所得结果合理即获得最佳焊接工艺，如果所得结果不合理，则要调整焊接工艺参数，重新执行步骤3和步骤4，直到获得最佳焊接工艺。

2.根据权利要求1所述的面向精确变形控制的汽车空心稳定杆多层多道焊工艺，其特征在于：步骤4中所述的热-力材料参数包括材料的热传导系数、热膨胀系数、比热容、弹性模量、屈服强度和抗拉强度，为了保证模拟结果的准确性，必须导入随温度变化的材料参数曲线。

3.根据权利要求1所述的面向精确变形控制的汽车空心稳定杆多层多道焊工艺，其特征在于：步骤4中在对焊接路径进行设定时，包括热源路径的加载和填充金属路径的加载，热源路径采用节点加载，描述热源在全路径上的移动；熔深方向，即焊枪指向方向，采用矢量方式，用矢量指向来描述焊枪的指向。

4.根据权利要求1所述的面向精确变形控制的汽车空心稳定杆多层多道焊工艺，其特征在于：步骤1中，进行汽车空心稳定杆三维几何建模时，对焊缝所处空间区域进行层数划分。

5.根据权利要求1所述的面向精确变形控制的汽车空心稳定杆多层多道焊工艺，其特征在于：步骤2中，所述的网格划分采用疏密过渡的方式：焊缝和靠近焊缝的区域采用密网格，网格尺寸小；远离焊缝的区域采用疏网格，网格尺寸大。

6.根据权利要求1所述的面向精确变形控制的汽车空心稳定杆多层多道焊工艺，其特征在于：在步骤4求解计算所述的热-力耦合模型前，将完成网格划分的汽车空心稳定杆有限元模型导入相关的数值模拟软件中，赋予相应的材料属性并加载相应的初始条件和边界条件。

7.根据权利要求1所述的面向精确变形控制的汽车空心稳定杆多层多道焊工艺，其特征在于：在步骤4对热-力耦合模型进行求解计算时，对多层焊缝焊接过程的模拟采用生死单元技术进行分析，具体地，在焊接开始前，焊缝处的单元处于死(未激活)状态，随着焊接的进行，依次激活单元，并施加相应的焊缝材料温度参数。

8.根据权利要求1所述的面向精确变形控制的汽车空心稳定杆多层多道焊工艺，其特征在于：步骤4中所述的初始条件和边界条件包括进行温度场计算的热初始条件和热边界条件以及进行应力应变计算的力学初始条件和力学边界条件。

9.根据权利要求8所述的面向精确变形控制的汽车空心稳定杆多层多道焊工艺，其特征在于：在进行热初始条件和热边界条件加载时，热初始条件按实际焊接环境加载，热边界条件的焊接热源模型采用双椭球体热源模型。

10.根据权利要求8所述的面向精确变形控制的汽车空心稳定杆多层多道焊工艺，其特征在于：在进行力学初始条件和力学边界条件加载时，按照实际焊接中焊件的工装进行加载。