一种大型结构快速焊接数值模拟方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种大型结构快速焊接数值模拟方法及系统，对于待焊接的目标结构包含的所有目标接头类型中的任意一种目标接头类型，从预设接头数据库、预设材料数据库和预设热源数据库中分别加载该目标接头类型对应的接头信息、材料信息和热源信息；根据接头信息和材料信息以及热源信息进行局部焊接模拟，获得该目标接头类型对应的局部模拟结果，将所有目标接头类型对应的局部模拟结果映射到目标结构的整体模型中，获得目标结构对应的整体模拟结果。该方法及系统简化了焊接数值模拟中的计算量，提高了整体的模拟效率；同时无需使用者进行底层设计，一定程度上降低了使用门槛。

A numerical simulation method and system for rapid welding of large structures

The present invention provides a numerical simulation method and system for rapid welding of large structure. For any target joint type contained in the target structure to be welded, the target joint type corresponding to the target joint type is loaded from the preset joint database, the preset material database and the preset heat source database, respectively. Head information, material information and heat source information; local welding simulation is carried out according to joint information, material information and heat source information, and local simulation results corresponding to the target joint type are obtained. The overall simulation results are presented. This method and system simplify the calculation in welding numerical simulation and improve the overall simulation efficiency. At the same time, it does not need the user to carry out the bottom design, and to a certain extent reduces the use threshold.

【技术实现步骤摘要】
一种大型结构快速焊接数值模拟方法及系统
本专利技术涉及热处理
，更具体地，涉及一种大型结构快速焊接数值模拟方法及系统。
技术介绍
焊接技术作为各类结构制造过程中的基础加工方法之一，具有不削弱构件截面、节省钢材、构造简单、易于加工、连接密封性、刚度大和便于实现自动化生产等优点，广泛应用于各类设备的制造过程中。例如，焊接技术正是轨道交通装备制造中最为主要和重要的工艺技术之一，在车体、转向架等部件制造中均得到广泛应用。然而，焊接结构最明显的缺点是存在较大的焊接应力和变形，焊接变形影响最终产品的尺寸和加工量。为了解决变形带来的尺寸问题，目前采用调修方式进行矫形，导致影响产品的品质及生产效率。此外，目前焊接数值模拟能提前预测焊接件的变形趋势，并可以通过模拟进行焊接顺序、装夹形式以及焊接参数的优化，对焊接工艺的制定、优化以及缩短工艺周期具有极大的指导意义。现有的焊接数值模拟方法(如热弹塑性有限元计算方法)在进行焊接数值模拟时，需同时加载整个结构的信息进行整体模型的计算。然而，大型结构(如车辆转向架构件)的结构往往较为复杂，且焊接中存在不同焊接顺序的大量焊缝，包括多层多道焊接的曲线轨迹焊缝。因此，采用现有的焊接数值模拟方法进行大型结构的焊接数值模拟则面临庞大、漫长的计算过程，模拟效率低，且对设备和技术人员素质具有较高要求。有鉴于此，针对大型结构，亟需提供一种能够简化计算的快速焊接数值模拟方法，以提高大型结构的焊接模拟效率。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有的焊接数值模拟方法在对大型结构进行焊接数值模拟时存在庞大、漫长的计算过程，导致模拟效率低的问题，提供一种大型结构快速焊接数值模拟方法及系统。一方面，本专利技术提供一种大型结构快速焊接数值模拟方法，包括：获取待焊接的目标结构中包含的所有目标接头类型和每个所述目标接头类型对应的目标材料类型；对于任意一种目标接头类型，从预设接头数据库中加载该目标接头类型对应的接头信息，根据该目标接头类型对应的目标材料类型从预设材料数据库中加载该目标接头类型对应的材料信息，并从预设热源数据库中加载该目标接头类型对应的热源信息；根据所述接头信息、所述材料信息以及所述热源信息进行局部焊接模拟，获得该目标接头类型对应的局部模拟结果，将所有所述目标接头类型对应的局部模拟结果映射到所述目标结构的整体模型中，获得所述目标结构对应的整体模拟结果。优选地，所述获得所述目标结构对应的整体模拟结果，之后还包括：获取所述目标结构对应的边界约束条件和所有所述目标接头类型对应的焊接顺序；根据所述边界约束条件和所述焊接顺序对所述整体模拟结果进行调整。优选地，所述从预设接头数据库中加载该目标接头类型对应的接头信息，之前还包括：标准化多种接头类型，对于任意一种接头类型，创建该接头类型对应的可视化模型，并对所述可视化模型进行网格划分，获得所述可视化模型对应的网格信息；将所述可视化模型和所述网格信息作为接头信息，将该接头类型与所述接头信息关联存储至所述预设接头数据库。优选地，所述创建该接头类型对应的可视化模型，具体为：获取该接头类型对应的几何参数，所述几何参数包括接头板厚、接头尺寸、接头焊脚尺寸和正反面焊道数量；根据所述几何参数创建该接头类型对应的可视化模型。优选地，所述对所述可视化模型进行网格划分，具体为：将所述可视化模型中的焊缝区域以第一网格单元为基本单元进行网格划分，将所述可视化模型中的其他区域以第二网格单元为基本单元进行网格划分，所述第一网格单元和所述第二网格单元的大小按照预设比例关系进行设置。优选地，所述根据该目标接头类型对应的目标材料类型从预设材料数据库中加载该目标接头类型对应的材料信息，之前还包括：标准化多种材料类型，对于任意一种材料类型，获取该材料类型对应的材料信息，所述材料信息包括机械性能参数、热物理性能参数和相变性能参数；将该材料类型与所述材料信息关联存储至所述预设材料数据库。优选地，所述从预设热源数据库中加载该目标接头类型对应的热源信息，之前还包括：对于任意一种接头类型，标准化该接头类型对应的热源参数，获得该接头类型对应的热源信息；将该接头类型与所述热源信息关联存储至所述预设热源数据库。一方面，本专利技术提供一种大型结构快速焊接数值模拟系统，包括：结构拆分模块，用于获取待焊接的目标结构中包含的所有目标接头类型和每个所述目标接头类型对应的目标材料类型；信息加载模块，用于对于任意一种目标接头类型，从预设接头数据库中加载该目标接头类型对应的接头信息，根据该目标接头类型对应的目标材料类型从预设材料数据库中加载该目标接头类型对应的材料信息，并从预设热源数据库中加载与该目标接头类型对应的热源信息；焊接模拟模块，用于根据所述接头信息、所述材料信息以及所述热源信息进行局部焊接模拟，获得该目标接头类型对应的局部模拟结果，将所有所述目标接头类型对应的局部模拟结果映射到所述目标结构的整体模型中，获得所述目标结构对应的整体模拟结果。一方面，本专利技术提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行上述任一所述的方法。一方面，本专利技术提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行上述任一所述的方法。本专利技术提供的一种大型结构快速焊接数值模拟方法及系统，对于待焊接的目标结构包含的所有目标接头类型中的任意一种目标接头类型，从预设接头数据库、预设材料数据库和预设热源数据库中分别加载该目标接头类型对应的接头信息、材料信息和热源信息；根据接头信息和材料信息以及热源信息进行局部焊接模拟，获得该目标接头类型对应的局部模拟结果，将所有目标接头类型对应的局部模拟结果映射到目标结构的整体模型中，获得目标结构对应的整体模拟结果。该方法及系统将待焊接的目标结构以接头为基本单元进行拆分，并以拆分获得的每个接头为基本单元进行焊接数值模拟，再将各接头的局部模拟结果进行整合，实现了“先局部后整体”的焊接数值模拟方法，简化了焊接数值模拟中的计算量，提高了整体的模拟效率。此外，在焊接数值模拟过程中仅需直接从预设接头数据库、预设材料数据库和预设热源数据库中分别调用该目标接头类型对应的接头信息、材料信息和热源信息，无需使用者进行底层设计，一定程度上降低了使用门槛。附图说明图1为本专利技术实施例的一种大型结构快速焊接数值模拟方法的整体流程示意图；图2为本专利技术实施例的一种大型结构快速焊接数值模拟系统的整体结构示意图；图3为本专利技术实施例的一种电子设备的结构框架示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。需要说明的是，现有的焊接数值模拟方法在进行焊接数值模拟时，需同时加载整个结构的信息进行整体模型的计算。因此，采用现有的焊接数值模拟方法进行大型结构的焊接数值模拟则面临浩大、漫长的计算过程，模拟效率低。有鉴于此，为了简化大型结构在焊接数值模拟过程中的计算量，本专利技术将大型结构以接头为基本单元进行拆分，并以拆分获得的每个接头为基本单元进行焊接数值模拟。即，先对单个接头进行焊接数值模拟，再将各接头的焊接数值模拟结果进行整合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型结构快速焊接数值模拟方法，其特征在于，包括：获取待焊接的目标结构中包含的所有目标接头类型和每个所述目标接头类型对应的目标材料类型；对于任意一种目标接头类型，从预设接头数据库中加载该目标接头类型对应的接头信息，根据该目标接头类型对应的目标材料类型从预设材料数据库中加载该目标接头类型对应的材料信息，并从预设热源数据库中加载该目标接头类型对应的热源信息；根据所述接头信息、所述材料信息以及所述热源信息进行局部焊接模拟，获得该目标接头类型对应的局部模拟结果，将所有所述目标接头类型对应的局部模拟结果映射到所述目标结构的整体模型中，获得所述目标结构对应的整体模拟结果。

【技术特征摘要】
1.一种大型结构快速焊接数值模拟方法，其特征在于，包括：获取待焊接的目标结构中包含的所有目标接头类型和每个所述目标接头类型对应的目标材料类型；对于任意一种目标接头类型，从预设接头数据库中加载该目标接头类型对应的接头信息，根据该目标接头类型对应的目标材料类型从预设材料数据库中加载该目标接头类型对应的材料信息，并从预设热源数据库中加载该目标接头类型对应的热源信息；根据所述接头信息、所述材料信息以及所述热源信息进行局部焊接模拟，获得该目标接头类型对应的局部模拟结果，将所有所述目标接头类型对应的局部模拟结果映射到所述目标结构的整体模型中，获得所述目标结构对应的整体模拟结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获得所述目标结构对应的整体模拟结果，之后还包括：获取所述目标结构对应的边界约束条件和所有所述目标接头类型对应的焊接顺序；根据所述边界约束条件和所述焊接顺序对所述整体模拟结果进行调整。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从预设接头数据库中加载该目标接头类型对应的接头信息，之前还包括：标准化多种接头类型，对于任意一种接头类型，创建该接头类型对应的可视化模型，并对所述可视化模型进行网格划分，获得所述可视化模型对应的网格信息；将所述可视化模型和所述网格信息作为接头信息，将该接头类型与所述接头信息关联存储至所述预设接头数据库。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述创建该接头类型对应的可视化模型，具体为：获取该接头类型对应的几何参数，所述几何参数包括接头板厚、接头尺寸、接头焊脚尺寸和正反面焊道数量；根据所述几何参数创建该接头类型对应的可视化模型。5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述可视化模型进行网格划分，具体为：将所述可视化模型中的焊缝区域以第一网格单元为基本单元进行网格划分，将所述可视化模型中的其他区域以第二网格单元为基本单元进行网格划分，所述第一网格单元和所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈北平，王勇，吴向阳，田仁勇，李亚南，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37