[发明专利]薄壁铜管焊接生产过程中仿真模型验证、建立方法及应用

权利要求书

1.一种薄壁铜管焊接生产过程中仿真模型的验证方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，参数获取

获得生产薄壁铜管的母材，以及焊接生产过程中的工艺参数，用母材焊接生产的薄壁铜管试样；并测量薄壁铜管试样的显微硬度P1，其中测量薄壁铜管试样的显微硬度P1的具体过程为：

在薄壁铜管试样上的测量点利用显微硬度计，载荷为200g，荷重保持时间为5s，测量并记录此位置的显微硬度值；

步骤2，仿真模型建立

根据步骤1获取的工艺参数，使用DEFORM建立薄壁铜管焊接生产过程的仿真模型；并确定模拟参数；其中仿真模型的建立过程具体为：

使用DEFORM对薄壁铜管焊接生产过程进行数值模拟，根据步骤1中的工艺参数，建立分析模型，然后建立物理环境，对材料性质进行设置，设置空间步长和时间步长，设定边界条件，施加载荷，对模型进行网格划分，进行求解，得到温度场并保存结果文件，在模型上确定测量点的位置，并提取该测量点的热循环曲线；

步骤3，模拟过程

利用步骤1中的母材，按照步骤2中的仿真模型进行焊接生产温度变化模拟，制得薄壁铜管试品；然后测量薄壁铜管试品的显微硬度P2；其中模拟过程具体为：

利用步骤1中的母材，按照步骤2中仿真模型获得的热循环曲线，使用Gleeble热模拟机进行焊接生产过程中的温度变化模拟，制得薄壁铜管试品；然后测量薄壁铜管试品的显微硬度P2；

步骤4，验证过程

设定显微硬度容差率δ_定，比较步骤1中的显微硬度P1与步骤3中的显微硬度P2的误差δ，并将误差δ与显微硬度容差率δ_定比较，若误差δ小于显微硬度容差率δ_定，则证明步骤3中仿真模型和模拟参数准确；若误差δ大于显微硬度容差率δ_定，则证明步骤3中仿真模型和/或模拟参数不准确。

2.一种薄壁铜管焊接生产过程中仿真模型的建立方法，其特征在于，利用权利要求1所述的一种薄壁铜管焊接生产过程中仿真模型的验证方法，利用验证过程中误差δ与显微硬度容差率δ_定比较，确定仿真模型以及仿真模型内的模拟参数；

其中，验证过程：若误差δ小于显微硬度容差率δ_定，则证明仿真模型和/或模拟参数准确，完成仿真模型的建立；若误差δ大于显微硬度容差率δ_定，则证明仿真模型和/或模拟参数不准确，然后进入调整过程；

调整过程：调整仿真模型和/或模拟参数；然后进入依次进行模拟过程、验证过程。

3.根据权利要求2所述的一种薄壁铜管焊接生产过程中仿真模型的建立方法，其特征在于，对模拟参数的调整包括调整划分网格大小、空间步长大小和时间步长大小。

4.根据权利要求2或3所述的一种薄壁铜管焊接生产过程中仿真模型的建立方法，其特征在于，其具体包括如下步骤：

步骤1)，获得生产薄壁铜管的母材，用母材焊接生产的薄壁铜管试样，以及焊接生产过程中的工艺参数；

步骤2)，根据步骤1)中的工艺参数，使用DEFORM对薄壁铜管焊接生产过程进行仿真，建立仿真模型，在仿真模型中对物理环境、材料性质进行设置，并设置空间步长和时间步长，设定边界条件，施加载荷，对模型进行网格划分；对仿真模型进行求解，得到温度场并保存结果文件，在模型上确定五个测量点的位置，分别记为点1、点2、点3、点4和点5，并分别提取该五个测量点的热循环曲线；

步骤3)，根据步骤2)仿真模型上确定的五个测量点的位置，在薄壁铜管试样上标出与五个测量点的位置相对应的五个点，分别标记为A、B、C、D、E五个位置，其中点1与A点对应，点2与B点对应，点3与C点对应，点4与D点对应，点5与E点对应，利用显微硬度计，载荷为200g，荷重保持时间为5s，测量并记录A、B、C、D、E五个位置的显微硬度值，分别作为点1、点2、点3、点4和点5这五个测量点显微硬度的真实值；

步骤4)，利用步骤1)中的母材，使用Gleeble热模拟机进行焊接生产过程中的温度变化模拟，根据提取的五个测量点的热循环曲线，对五个母材试品进行加热和冷却到25℃完成五个薄壁铜管试品a、b、c、d、e的制作；五个薄壁铜管试品a、b、c、d、e加热的热循环曲线分别和点1、点2、点3、点4、点5相对应，完成加热过程后，使用与步骤3)相同的方法，测量并记录该五个薄壁铜管试品各自的显微硬度值，分别作为点1、点2、点3、点4和点5这五个测量点显微硬度的模拟值；

步骤5)，设显微硬度容差率δ_定，将步骤3)、步骤5)测量的两组显微硬度数据进行对比，并计算两者的误差δ，如果误差δ小于设定的显微硬度容差率δ_定，则认为在误差允许范围内，则证明仿真模型和/或模拟参数准确，完成仿真模型的建立；如果不能满足误差δ小于设定的显微硬度容差率δ_定，则修正步骤2)过程中的仿真模型和/或模拟参数，然后重复步骤3)-5)，直至数值模拟过程正确，完成仿真模型的建立。