專(zhuān)利名稱(chēng)：鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種焊接方法，具體的說(shuō)，是涉及一種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法。
背景技術(shù)：
在焊接過(guò)程中，由于焊接熱效應(yīng)的存在，不可避免地會(huì)產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力和變形。在目前實(shí)際生產(chǎn)中，人們僅憑借經(jīng)驗(yàn)或通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)獲得可靠而經(jīng)濟(jì)的焊接結(jié)構(gòu)，不僅要花費(fèi)了大量的時(shí)間和經(jīng)費(fèi)，而且任何嘗試的失敗，都將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)使得產(chǎn)品質(zhì)量存在偶然性。在生產(chǎn)過(guò)程中由于殘余焊接變形及應(yīng)力的存在，使得焊后的修復(fù)工序工作量很大，嚴(yán)重浪費(fèi)了大量的燃料成本，對(duì)焊接質(zhì)量也留有一定的隱患。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種減少焊接殘余應(yīng)力與焊接變形，提高焊接質(zhì)量的鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法。本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法，包括如下步驟:
a、建立計(jì)算機(jī)焊接接頭模型，將平板V型對(duì)接接頭、平板X(qián)型對(duì)接接頭、T型接頭V型坡口、T型接頭X型坡口、角接接頭V型坡口 5種標(biāo)準(zhǔn)的接頭簡(jiǎn)化成板對(duì)接接頭及T型接頭兩種形式；
b、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集；
C、計(jì)算機(jī)熱力耦合有限元仿真模擬；
d、數(shù)據(jù)對(duì)比，通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)與三維模型分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比檢查；
e、制定焊接工藝；通過(guò)輸入焊接方法、坡口參數(shù)、焊接電流、焊接電壓、焊接速度等焊接參數(shù)，計(jì)算出接頭的焊接殘余變形與應(yīng)力。所述計(jì)算機(jī)焊接接頭模型的建立根據(jù)參數(shù)為:坡口鈍邊、坡口間隙、坡口深度、坡口角度和鋼板厚度。所述數(shù)據(jù)采集包括焊接參數(shù)采集；試件的變形參數(shù)采集、焊接溫度場(chǎng)變化采集。所述所述焊接參數(shù)的采集工具為:電流表、電壓表、焊接速度計(jì)。所述試件的變形參數(shù)由百分表及鋼尺來(lái)測(cè)量記錄；所述溫度場(chǎng)的數(shù)據(jù)采用8通道數(shù)據(jù)采集模塊配合溫度傳感器來(lái)測(cè)量，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量記錄。所述計(jì)算機(jī)熱力耦合有限元仿真模擬步驟為:
a、利用有限元分析軟件MSC/MARC分別對(duì)兩種類(lèi)型接頭進(jìn)行三維建模；
b、輸入模擬單元類(lèi)型、材料性能參數(shù)；根據(jù)幾何特性及工作狀況劃分單元網(wǎng)格；
C、利用軟件進(jìn)行熱源加載并設(shè)定邊界條件；按照焊接工藝要求在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行模擬焊接，然后通過(guò)軟件進(jìn)行計(jì)算求解；
d、通過(guò)熱力耦合仿真分析得到實(shí)時(shí)的焊接應(yīng)力、應(yīng)變?cè)茍D及殘余應(yīng)力應(yīng)變的分布曲線圖。
所述實(shí)驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)與三維模型分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比檢查為:實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與三維模型分析的數(shù)據(jù)符合說(shuō)明有限元模型建立適當(dāng)；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與三維模型分析的數(shù)據(jù)不符，對(duì)有限元模型進(jìn)行修正、重新建立各類(lèi)接頭的有限元分析模型。所述焊接方法為二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和埋弧自動(dòng)焊兩種焊接方法。本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的有益效果:
本發(fā)明一種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法，使得焊接工程師在生產(chǎn)前即可根據(jù)工藝條件進(jìn)行焊接殘余應(yīng)力與焊接變形的分析，從而制定出更加合理有效的焊接工藝，以使焊接生產(chǎn)過(guò)程更簡(jiǎn)捷，減少后續(xù)處理修整工序，降低了工時(shí)成本和燃料成本，提高了生產(chǎn)效率，大大提高焊接接頭的質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明焊接過(guò)程熱力耦合有限元模擬仿真技術(shù)流程 圖2是本發(fā)明焊接實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集流程 圖3是本發(fā)明板對(duì)接接頭焊接接頭形式 圖4是本發(fā)明T型接頭焊接接頭形式圖。附圖中主要部件符號(hào)說(shuō)明:
圖中:
權(quán)利要求
1.一種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法，其特征在于包括如下步驟: a、建立計(jì)算機(jī)焊接接頭模型，將平板V型對(duì)接接頭、平板X(qián)型對(duì)接接頭、T型接頭V型坡口、T型接頭X型坡口、角接接頭V型坡口 5種標(biāo)準(zhǔn)的接頭簡(jiǎn)化成板對(duì)接接頭及T型接頭兩種形式； b、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集； C、計(jì)算機(jī)熱力耦合有限元仿真模擬； d、數(shù)據(jù)對(duì)比，通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)與三維模型分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比檢查； e、制定焊接工藝；通過(guò)輸入焊接方法、坡口參數(shù)、焊接電流、焊接電壓、焊接速度等焊接參數(shù)，計(jì)算出接頭的焊接殘余變形與應(yīng)力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶有儲(chǔ)存一種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法，其特征在于:所述計(jì)算機(jī)焊接接頭模型的建立根據(jù)參數(shù)為:坡口鈍邊、坡口間隙、坡口深度、坡口角度和鋼板厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶有儲(chǔ)存一種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集包括焊接參數(shù)采集；試件的變形參數(shù)采集、焊接溫度場(chǎng)變化采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述帶有儲(chǔ)存一種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法，其特征在于:所述所述焊接參數(shù)的采集工具為:電流表、電壓表、焊接速度計(jì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述帶有儲(chǔ)存一種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法，其特征在于:所述試件的變形參數(shù)由百分表及鋼尺來(lái)測(cè)量記錄；所述溫度場(chǎng)的數(shù)據(jù)采用8通道數(shù)據(jù)采集模塊配合溫度傳感器來(lái)測(cè)量，并由計(jì)算機(jī)進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量記錄。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶有儲(chǔ)存一種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法，其特征在于:所述計(jì)算機(jī)熱力耦合有限元仿真模擬步驟為: a、利用有限元分析軟件MSC/MARC分別對(duì)兩種類(lèi)型接頭進(jìn)行三維建模； b、輸入模擬單元類(lèi)型、材料性能參數(shù)；根據(jù)幾何特性及工作狀況劃分單元網(wǎng)格； C、利用軟件進(jìn)行熱源加載并設(shè)定邊界條件；按照焊接工藝要求在計(jì)算機(jī)內(nèi)進(jìn)行模擬焊接，然后通過(guò)軟件進(jìn)行計(jì)算求解； d、通過(guò)熱力耦合仿真分析得到實(shí)時(shí)的焊接應(yīng)力、應(yīng)變?cè)茍D及殘余應(yīng)力應(yīng)變的分布曲線圖。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶有儲(chǔ)存一種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法，其特征在于:所述實(shí)驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)與三維模型分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比檢查為:實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與三維模型分析的數(shù)據(jù)符合說(shuō)明有限元模型建立適當(dāng)；實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與三維模型分析的數(shù)據(jù)不符，對(duì)有限元模型進(jìn)行修正、重新建立各類(lèi)接頭的有限元分析模型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述帶有儲(chǔ)存一種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法，其特征在于:所述焊接方法為二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和埋弧自動(dòng)焊兩種焊接方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼結(jié)構(gòu)焊接變形分析方法，包括如下步驟a、建立計(jì)算機(jī)焊接接頭模型，將平板V型對(duì)接接頭、平板X(qián)型對(duì)接接頭、T型接頭V型坡口、T型接頭X型坡口、角接接頭V型坡口5種標(biāo)準(zhǔn)的接頭簡(jiǎn)化成板對(duì)接接頭及T型接頭兩種形式；b、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集；c、計(jì)算機(jī)熱力耦合有限元仿真模擬；d、數(shù)據(jù)對(duì)比，通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)與三維模型分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比檢查；e、制定焊接工藝；通過(guò)輸入焊接方法、坡口參數(shù)、焊接電流、焊接電壓、焊接速度等焊接參數(shù)，計(jì)算出接頭的焊接殘余變形與應(yīng)力。本發(fā)明使焊接生產(chǎn)過(guò)程更簡(jiǎn)捷，減少后續(xù)處理修整工序，降低了工時(shí)成本和燃料成本，提高了生產(chǎn)效率，大大提高焊接接頭的質(zhì)量。
文檔編號(hào)G06F17/50GK103177149SQ20121041958
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者劉暄, 嚴(yán)洪麗, 馮超, 劉慶明, 李國(guó)彬, 劉瑞強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)二十二冶集團(tuán)有限公司