(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210808819.5 (22)申请日 2022.07.11 (71)申请人 徐州徐工挖掘机 械有限公司 地址 221122 江苏省徐州市徐州经济技 术 开发区高新路39号 (72)发明人 付雷　王浩浩　方荣超　赵宇奇　 谢春雷　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 薛伯奇 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06T 17/00(2006.01) G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种识别施焊方向的固有应变法焊接仿真 方法 (57)摘要 本发明公开了一种变形控制技术领域的识 别施焊方向的固有应变 法焊接仿真方法， 旨在解 决现有技术中焊接仿真无法区分施焊过程中结 构刚度变化， 使仿真结果与实际有较大差异的问 题。 其包括对焊接结构进行三维建模与网格划 分， 建立仿真模型； 根据焊接 结构的焊缝长度， 确 定焊缝的分段数目； 根据当前焊接结构的工艺参 数以及焊缝的分段数目， 并结合预先标定的工艺 参数以及焊缝的分段数目和 固有应变参数的关 联关系， 选取每段焊缝所对应的固有应变参数； 进行固有应变 法焊接仿真， 得出所述仿真模型的 焊接变形分布； 本发明区分了施焊过程中结构刚 度的变化， 实现了焊接方向的识别， 使最终获得 的焊接仿真结果与实际焊接变形更为趋近， 提高 了仿真结果的可信度。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114997026 A 2022.09.02 CN 114997026 A 1.一种识别施焊方向的固有应 变法焊接 仿真方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 对焊接结构进行三维建模与网格划分， 建立仿真模型； 根据焊接结构的焊缝长度， 确定焊缝的分段 数目； 根据当前焊接结构的工艺参数以及焊缝的分段数目， 并结合预先标定的工艺参数以及 焊缝的分段 数目和固有应 变参数的关联关系， 选取每段焊缝 所对应的固有应 变参数； 根据焊缝的分段数目以及每段焊缝所对应的固有应变参数， 对仿真模型进行固有应变 法焊接仿真， 得出所述仿真模型的焊接变形分布。 2.根据权利要求1所述的识别施焊方向的固有应变法焊接仿真方法， 其特征在于， 根据 焊接结构的焊缝长度， 确定焊缝的分段 数目的方法包括： 若焊缝长度小于预设值， 则将焊缝沿长度方向均分为前后两段， 前段包含起弧端， 后段 包含收弧端； 若焊缝长度大于等于预设值， 则将焊缝沿长度方向均分为前中后三段， 前段包含起弧 端， 后段包 含收弧端， 剩余的部分为中间段。 3.根据权利要求2所述的识别施焊方向的固有应变法焊接仿真方法， 其特征在于， 所述 固有应变参数包括： 母材与焊缝的线膨胀系数、 每段焊缝的冷却温差 。 4.根据权利要求3所述的识别施焊方向的固有应变法焊接仿真方法， 其特征在于， 工艺 参数以及分段 数目和固有应 变参数的关联关系的标定方法包括： 确定并统计待测焊接 接头试样的工艺 参数； 根据焊接 接头试样的工艺 参数， 标定母材与焊缝的线膨胀系数； 根据工艺参数以及标定的母材与焊缝的线膨胀系数， 进行热弹性法焊接仿真， 取得焊 接接头试样的焊接变形、 焊接应力与应 变仿真值； 根据焊缝的分段数目、 焊缝的线膨胀系数以及焊接接头试样的焊接变形、 焊接应力与 应变仿真值， 标定每段焊缝的冷却温差 。 5.根据权利要求4所述的识别施焊方向的固有应变法焊接仿真方法， 其特征在于， 根据 焊缝的分段数目、 焊缝的线膨胀系 数以及焊接接头试样的焊接变形、 焊接应力与应变仿真 值， 标定每段焊缝的冷却温差的方法包括： 根据焊接接头试样的焊接变形、 焊接应力与应变仿真值， 提取仿真模型中焊缝填充模 块各节点的塑性应变值， 计算得出起弧区域平均塑性应变值εp1、 中间区域平均塑性应变值 εpm、 收弧区域平均塑性应 变值 εp2； 若焊缝沿长度方向均分为前后两段， 则标定前段焊缝的冷却温差为ΔT11， 后段焊缝的 冷却温差为 其中， ΔT11×It＝ εp1； 若焊缝沿长度方向均分为前中后三段， 则标定前段焊缝的冷却温差为ΔT12， 中间段焊 缝的冷却温差为 后段焊缝的冷却温差为 其中， ΔT12×It＝ εp1； (ΔT12+ΔT22)×It＝ εpm； 式中， It表示焊缝的线性 膨胀系数。 6.根据权利要求5所述的识别施焊方向的固有应变法焊接仿真方法， 其特征在于： 根据权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114997026 A 2焊缝的分段数目以及每段焊缝所对应的固有应变参数， 对仿真模型进 行固有应变法焊接仿 真的步骤 包括： 设定母材和焊缝的填充单 元的材料属性； 设置初始边界条件； 设置位移边界条件以及根据焊缝的分段数目和每段焊缝所对应的固有应变参数设置 热学边界条件； 设置加载 条件； 进行有限元计算。 7.根据权利要求6所述的识别施焊方向的固有应变法焊接仿真方法， 其特征在于： 根据 焊缝的分段 数目和每段焊缝 所对应的固有应 变参数设置热 学边界条件的方法包括： 若焊缝沿长度 方向均分为前后两段， 则设置2次降温过程， 第一 次对整条焊缝的填充单 元施加降温过程， 设置冷却温差为ΔT11， 第二次仅对后段焊缝的填充单元施加降温过程， 设 置冷却温差为 若焊缝沿长度方向均分为前中后三段， 则设置3次降温过程， 第一次对整条焊缝的填充单 元施加降温过程， 设置冷却温差为ΔT12， 第二次仅对中间段焊缝的填充单元施加降温过程， 设置冷却温差为 第三次仅对后段焊缝的填充单元施加降温过程， 设置冷却温差为 8.根据权利要求1所述的识别施焊方向的固有应变法焊接仿真方法， 其特征在于， 所述 工艺参数包括： 焊接 接头类型、 焊缝参数和焊接规范。 9.根据权利要求2 ‑7任一项所述的识别施焊方向的固有应变法焊接仿真方法， 其特征 在于， 所述预设值 为1200mm。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114997026 A 3