[发明专利]一种焊接接头应力变形仿真方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明实施例提供一种焊接接头应力变形仿真方法、装置、设备及存储介质，方法包括：获取焊接接头的有限元模型；基于所述有限元模型，根据预先设定的焊接工艺参数、换热边界条件以及控制参数求解温度场，以获取温度场分布；获取材料在不同约束边界条件下的力学曲线，基于所述有限元模型和所述温度场分布进行力学曲线的匹配，并获取与匹配得到的所述力学曲线对应的本构模型；基于所述本构模型进行力学场求解，以获取所述焊接接头的应力变形分布。本发明通过建立与工程实际匹配的力学曲线接口，可以迅速并且准确地进行本构模型材料参数的定义，提高了仿真过程中本构模型适配的多样性和灵活性。

技术领域

本发明涉及焊接数值模拟技术领域，具体而言，涉及一种焊接接头应力变形仿真方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

焊接残余应力、焊接残余塑性应变和焊接残余变形会对焊接结构的服役和使用寿命产生有害的影响。众所周知，拉伸焊接残余应力会加速裂纹萌生和生长，焊接残余塑性应变是结构内部微观缺陷的代表性度量，而焊接残余变形则影响结构后续加工和装配，继而影响结构的服役性能和使用寿命。这些方面都表明，获取焊接接头中高精度高可靠性的应力变形结果具有非常重要的意义。

随着焊接CAE仿真技术的快速发展，焊接接头应力变形仿真已逐渐成为焊接工艺制定、焊接工艺评定和焊接结构完整性评估等工程生产中的重要环节，能够比实验手段更高效更全面的获得焊接接头应力变形的全场结果，极大地降低成本，提高效率。

本构模型是焊接接头应力变形仿真方法中最重要的部分，直接决定了应力，应变和变形的计算结果。然而现有的焊接接头应力变形仿真方法具有固定的流程和固定的本构模型，需要手动输入材料在多种情况下的参数，仅能通过工程师的知识判断采用何种本构模型，且不具有实现复杂模型的能力，只能基于非常简化的假设。这些方法在本构模型多样性，灵活性和便捷性上不能满足工程生产实际中复杂的仿真需求。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种焊接接头应力变形仿真方法、装置、设备及存储介质，以改善现有技术中本构模型匹配多样性、灵活性、便捷性差的问题。

本发明较佳实施例提供了一种焊接接头应力变形仿真方法，包括:

获取焊接接头的有限元模型；

基于所述有限元模型，根据预先设定的焊接工艺参数、换热边界条件以及控制参数求解温度场，以获取温度场分布；其中，所述边界条件包括力学边界条件；

获取材料在不同约束边界条件下的力学曲线，基于所述温度场数据所述有限元模型和所述温度场分布进行力学曲线的匹配，并获取与匹配得到的和所述力学曲线进行对应的本构模型适配；

基于所述本构模型进行力学场求解，以获取所述焊接接头的应力变形分布。

优选地，所述获取焊接接头的有限元模型，具体包括：

获取焊接接头的CAD模型；

获取基本区域和焊道区域；其中，所述基本区域经所述CAD模型切割后生成，包括焊缝区域、焊接热影响区域和母材区域，所述焊道区域经所述焊缝区域切割后生成；

基于所述基本区域和所述焊道区域进行网格划分，以获取有限元模型。

优选地，所述焊缝区域为经历过至少一次熔化凝固物理过程的区域；所述焊接热影响区域为材料组织或者性能受加热影响发生变化的区域；所述母材区域为材料组织或者性能始终没有发生变化的区域；所述焊道区域为焊缝区域内某一次熔化凝固过程形成的单道区域。

优选地，所述边界条件换热边界条件还包括以下至少之一：

对流换热边界条件和、辐射换热边界条件。

优选地，所述力学曲线来源为：