【技术实现步骤摘要】
一种差厚拼焊型结构焊缝位置确定方法
本专利技术涉及机械加工
，具体涉及一种差厚拼焊型结构焊缝位置确定方法。
技术介绍
对于实际的拼焊板结构，除了由不同材料等级拼焊而成以外，其很有可能是由不同的厚度部件组成，这时就需要确定不同厚度区域的分界线，即焊缝的位置，换句话说就是厚度区域的重新合理分布(厚度匹配优化)，以至于导致的结果在给定的载荷条件下具有最大的总体刚度，以便在拼焊之前指导焊接过程(图2)，所以需对差厚拼焊型结构的焊缝布局进行设计方法上的研究。尽管已经有很多关于拼焊板结构设计方面的研究，然而相关成果还不能在真正意义上指导车身零部件的设计，在一定程度上限制了其推广与应用，比如焊缝线的位置布局主要依靠工程师的经验，到目前为止还没有一套行之有效的设计方法，需要选择合适的设计方法以进一步提高拼焊板零件设计结果的实用性和可靠性。焊缝布局从本质上来讲就是在材料等级或者厚度给定的情况下，重新分布每种材料等级或者厚度所占有的区域，各区域间的分界线自然就可以认为是焊缝的位置，进而使得拼焊板性能达到最优，这其实是一种拓扑行为。拓扑优化技术是结构优化技术中有前景、具有创新性的...
【技术保护点】
1.一种差厚拼焊型结构焊缝位置确定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将拼焊板结构的设计区域均匀离散为多个有限单元，并为拼焊板结构给定边界和载荷条件；2)定义拼焊板结构的相关参数，相关参数包括构成拼焊板结构的多种厚度板的板厚及相应厚度板的约束体积，并将初始拼焊板结构的所有单元均定义为最大厚度单元；3)对当前拼焊板结构进行有限元分析，计算所有单元基于厚度属性的单元灵敏度；4)通过网格独立性过滤器对所有单元的单元灵敏度进行过滤并平均；5)计算拼焊板结构的下一迭代步的目标体积，并根据新的目标体积更新单元灵敏度的阀值，下一迭代步的目标体积为：
【技术特征摘要】
1.一种差厚拼焊型结构焊缝位置确定方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将拼焊板结构的设计区域均匀离散为多个有限单元，并为拼焊板结构给定边界和载荷条件；2)定义拼焊板结构的相关参数，相关参数包括构成拼焊板结构的多种厚度板的板厚及相应厚度板的约束体积，并将初始拼焊板结构的所有单元均定义为最大厚度单元；3)对当前拼焊板结构进行有限元分析，计算所有单元基于厚度属性的单元灵敏度；4)通过网格独立性过滤器对所有单元的单元灵敏度进行过滤并平均；5)计算拼焊板结构的下一迭代步的目标体积，并根据新的目标体积更新单元灵敏度的阀值，下一迭代步的目标体积为：式中，为第j种厚度的当前体积，k为迭代步，为第j种厚度的约束体积，ER为渐进率；6)依据所有单元的单元灵敏度与新的单元灵敏度阀值比较结果，重置每个单元的厚度设计变量；7)重复步骤3)～6)直到拼焊板结构中各厚度板均达到相应的约束体积，并满足下面的收敛条件：式中，N是正整数，η是收敛限度，Ck-i+1表示第k-i+1迭代步时拼焊板结构的平均柔度，Ck-N-i+1表示第k-N-i+1迭代步时拼焊板结构的平均柔度，迭代次数大于等于2N，通过2N次迭代直至结构的平均柔度达到一个稳定值；8)根据不同厚度的有限单元分布，获得差厚拼焊结构的不同厚度区域的最优分割线，即最佳焊缝位置。2.根据权利要求1所述的差厚拼焊型结构焊缝位置确定方法，其特征在于，在所述的步骤1)中，给定边界和载荷条件为将结构的设计区域四周固支，并以结构的设计区域中心受集中载荷。3.根据权利要求1所述的差厚拼焊型结构焊缝位置确定方法，其特征在于，在所述的步骤2)中，相关参数还包括渐进率ER和厚度插值的罚指数p。4.根据权利要求1所述的差厚拼焊型结构焊缝位置确定方法，其特征在于，在所述的步骤3)中，单元灵敏度的具体计算过程包括以下步骤：a)计算拼焊板结构的平均柔度C:式中，K和u分别是结构的全局刚度矩阵和位移向量，且f＝Ku，f为载荷向量；b)将平均柔度C对设计变量xij进行微分得到单元灵敏度：式中，设计变量xij是在第j种厚度和第j+1厚度之间的第i个单元的人工设计变量或密度值，和分别是由厚度Tj和Tj+1计算得到的第i个单元的单元刚度矩阵，p为厚度插值的惩罚指数，ui是第i个单元的位移向量。5.根据权利要求1所述的差厚拼...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐峰祥，武昆迎，张锁，董治南，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42
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