[发明专利]一种焊接结构件变形仿真方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明公开了一种焊接结构件变形仿真方法、装置、设备及存储介质，方法包括：获取结构件的焊接接头有限元模型及结构件的有限元模型；对焊接接头有限元模型进行热弹塑性有限元分析，以获得在焊接接头局部坐标系下的焊接残余塑性应变；将焊接接头塑性应变通过坐标变换，获得在结构件全局坐标系下的焊接塑性应变；其焊接塑性应变分布于在全局坐标系下的预定平面；获取焊接接头有限元模型及结构件的有限元模型在预定平面的投影信息，并根据投影信息在预定平面上形成计算区域；根据在预定平面上的焊接塑性应变在计算区域的分布，得到结构件对应的塑性应变，能够准确的预测大型复杂结构件的变形，为实际中的结构件提供设计和优化参考。

技术领域

本发明涉及焊接数值模拟应用领域，尤其涉及一种焊接结构件变形仿真方法、装置、设备以及存储介质。

背景技术

焊接是制造业中非常重要而关键的领域，大型复杂结构件的焊接是工程中的前沿课题之一。在大型复杂结构件的焊接中，往往存在焊接变形难预测，难控制，难矫正等问题。大型复杂结构件焊接变形仿真技术可以从设计端到优化端解决上述问题，并提供数字化的解决方案。然而，大型复杂焊接结构件变形仿真计算量巨大，计算精度难以保证。其计算的精度和效率完全取决于核心的算法和求解技术。目前，以固有应变算法为核心的求解技术精度有限，模拟变形形式过于单一，仅能计算焊接收缩变形和角变形，基于热-弹塑性理论的求解方法计算量巨大，计算时间难以忍受，使得超大型超复杂焊接结构变形仿真仍缺乏核心算法。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种焊接结构件变形仿真方法、装置、设备以及存储介质，使得整体结构件大量的计算化整为零，避免了对大量的网格进行复杂的非线性计算，极大地提升了大型复杂结构件焊接变形仿真的速度，并准确的预测大型复杂结构件的变形，为实际中的结构件提供设计和优化参考。

第一方面，本发明实施例提供了一种焊接结构件变形仿真方法，包括：

获取结构件的焊接接头有限元模型以及结构件的有限元模型；

对所述焊接接头有限元模型进行热弹塑性有限元分析，以获得在焊接接头的局部坐标系下的焊接残余塑性应变；

将处于局部坐标系下的焊接接头塑性应变通过坐标变换，获得在结构件全局坐标系下的焊接塑性应变；其中，所述焊接塑性应变分布于在所述全局坐标系下的预定平面；所述预定平面为结构件焊缝垂面；

获取焊接接头有限元模型以及结构件的有限元模型在所述预定平面的投影信息，并根据所述投影信息在所述预定平面上形成计算区域；

根据在所述预定平面上的焊接塑性应变在所述计算区域的分布，得到结构件对应的塑性应变，以预测结构件的变形情况。

优选地，在所述获取结构件的焊接接头有限元模型以及结构件有限元模型的步骤之前，还包括：

获取预先建立的结构件的三维几何模型；

根据所述结构件的三维几何模型，获取结构件的焊接接头几何模型；

根据所述焊接接头几何模型进行网络划分，生成焊接接头有限元模型；

根据所述结构件的三维几何模型进行网络划分，生成结构件有限元模型；。

优选地，将处于局部坐标系下的焊接接头塑性应变通过坐标变换，获得在结构件全局坐标系下的焊接塑性应变，具体为：

将处于局部坐标系下的焊接接头塑性应变从焊接接头焊缝坐标系变换至结构件焊缝坐标系，以获得在结构件全局坐标系下的焊接塑性应变；其中，焊缝坐标系是基于焊缝标志线及与所述焊缝标志线对应的焊枪方向所建立的笛卡尔坐标系。

优选地，所述焊接塑性应变分布于在所述全局坐标系下的预定平面，则获取焊接接头有限元模型以及结构件的有限元模型在所述预定平面投影信息，并根据所述投影信息在所述预定平面上形成计算区域，具体为：