[发明专利]用于海洋石油钢管电磁热处理的运动模拟方法

权利要求书

1.一种用于海洋石油钢管电磁热处理的运动模拟方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1：确定模拟所需参数，包括石油钢管的焊管类型、感应器尺寸和脉冲电流正负电极参数、感应器和脉冲电流正负电极装配尺寸参数、移动载荷步数量n；

步骤2：建立焊管几何模型，并且一次性建立每一个移动载荷步位置上的脉冲电流正负电极几何模型；

步骤3：建立局部笛卡尔坐标系：对于移动路径上的每一个载荷步位置，分别在焊缝的两侧各建立一个分布在焊管上部内侧的笛卡尔坐标系，作为感应器移动和模型建立的基准；

步骤4：建立局部柱坐标系：在移动路径上的每一次移动载荷步位置上，以感应器的圆心建立一个倾斜角度与感应器角度一致的局部柱坐标系，作为感应器电流载荷加载的基准；

步骤5：设置初值：i＝1；

步骤6：激活第i移动载荷步位置上焊缝笛卡尔坐标系，并以坐标系为基准建立感应器几何模型；

步骤7：激活全局坐标系，并以全局坐标系为基准建立空气几何模型；

步骤8：使用全局坐标系对焊管、脉冲电流正负电极和空气模型进行网格划分，使用第i移动载荷步位置上的局部柱坐标系对感应器进行网格划分，得到有限元模型；

步骤9：中频感应加热求解：设置中频感应加热电磁场求解物理环境，并读入温度载荷作为初始条件进行电磁场求解，电磁场求解结束后，设置中频感应加热温度场求解物理环境，将电磁场求解中所得到的热生成率作为初始条件进行温度场求解，求解结束后，重启电磁场求解，进行中频感应加热循环求解，直到达到所设置的循环次数；

步骤10：脉冲电流辅助加热求解：对第i移动载荷步位置上的脉冲电流正负电极施加脉冲电流载荷并设置脉冲电流辅助加热求解物理环境，读取中频感应加热求解所得的电磁力和温度场作为初始条件进行脉冲电流辅助加热求解，直到达到所设置的求解时间；

步骤11：判断i≥n，如果成立，加热结束，输出电磁场及温度场求解结果，如果不成立，令i＝i+1后，保存上述全部结果数据文件并清除全部模型网格划分和感应器、空气模型，转入步骤6。

2.根据权利要求1所述用于海洋石油钢管电磁热处理的运动模拟方法，其特征在于，所述步骤9中，读入温度载荷作为初始条件进行电磁场求解，当i＝1时，读入的温度载荷为设置的初始温度载荷，当i1时，读入的温度载荷为第i-1移动载荷步位置脉冲电流辅助加热求解所得温度载荷。

3.根据权利要求1所述的用于海洋石油钢管电磁热处理的运动模拟方法，其特征在于，所述感应器为圆环形结构，感应器的下半部分上安装有导磁体，以调节感应加热过程中磁场分布；每一个载荷步位置均有两个感应器，并且对称分布于焊缝两侧，焊缝两侧设有脉冲正电极柱和脉冲负电极柱。

4.根据权利要求1所述的用于海洋石油钢管电磁热处理的运动模拟方法，其特征在于，所述步骤7中，所建立的空气模型体积为工件系统的3～5倍，空气模型的外形为圆柱体。