[发明专利]虚拟贴片法计算焊接结构结构应力的方法

摘要

本发明公开了一种应用虚拟贴片计算焊接结构结构应力的方法，具有如下步骤：S100.根据给定的边界条件，创建有限元模型；在所述有限元模型中定义焊缝和焊趾；S200.确定焊趾附近的线性应力分布区域，在该区域设置虚拟应变片；S300.根据虚拟应变片在有限元单元中的位置，确定虚拟应变片位置的方向应力。由于采用了上述技术方案，本发明提供的虚拟贴片法计算焊接结构结构应力的方法，相对于现有技术中采用间接法计算结构应力适应性更高，不比事先与某个有限元节点力输出文件绑定；如果在创建有限元网格时，将有限元节点与贴片对应，算法效率将成倍提高。

主权项

1.一种应用虚拟贴片计算焊接结构结构应力的方法，其特征在于具有如下步骤：S100.根据给定的边界条件，创建焊接结构的有限元模型，在该模型中定义包括焊肉的有限元网格；S200.确定焊趾附近的线性应力分布区域，在该区域设置虚拟应变片；S300.根据虚拟应变片在有限元单元中的位置，通过插值的方法确定虚拟应变片位置的方向应力；对于两组虚拟应变片，接近焊趾区域的B截面位置和远离焊趾的C截面位置，将方向应力带入公式：求得两组应变区域位置处的弯曲应力，σTop为应变片设置区域上表面的弯曲应力，σBottom为应变片设置区域下表面的弯曲应力；将BC截面的弯曲应力带入公式(3)，得到结构应力σs；式中，σ_s代表结构应力,.σ_b代表弯曲应力,是B截面的上表面方向应力,l是C面到B面的距离是C面的弯曲应力；所述步骤S300具体包括如下步骤：S310.判定虚拟应变片位于有限元单元中的具体位置，该具体位置包括位于：有限元单元内部、有限元单元边界上或有限元单元节点上；S320.虚拟应变片位于有限元单元内部时，提取该有限元单元各节点垂直于焊缝方向的应力；通过二次平均法计算所述虚拟应变片位置的方向应力；S330.虚拟应变片位于有限元单元边界上时，提取该有限元单元边界上两节点的应力；通过一次平均法计算所述虚拟应变片位置的方向应力；S340.虚拟应变片位于有限元单元节点上时，提取该有限元单元节点垂直于焊缝方向的应力，作为虚拟应变片的方向应力；所述一次平均法具体包括如下步骤：S331.定义经过虚拟贴片位置、且垂直于焊缝的向量分别与有限元单元的边交于k点；所述边的两端点分别为n1和n4；S332.通过公式，计算虚拟应变片位置k的应力插值，为虚拟应变片的方向应力；所述步骤S320中二次平均法具体包括如下步骤：S321.定义经过虚拟贴片位置k、且垂直于焊缝的向量分别与有限元单元的两边交于k1和k2，虚拟贴片将该向量在有限元单元内线段分为e和f两段；S322.通过公式，计算k1和k2的应力插值；式中n1、n2、n3和n4分别为有限元单元的四个节点；S323.通过公式，计算得出k点，即虚拟应变片位置的方向应力；于当有限元单元为三角形单元时，所述的n1和n2节点重合；通过公式计算k1和k2位置的应力插值。