一种基于壳-实体耦合单元的T型结构激光焊接模拟方法技术

本发明专利技术提供了一种基于壳‑实体耦合单元的T型结构激光焊接模拟方法。所述方法包括第一步：建立T型结构的壳‑实体几何模型；第二步：根据几何模型建立其壳‑实体耦合网格模型；第三步：基于网格模型建立壳‑实体耦合单元的激光焊接有限元模型；第四步：对所建的焊接有限元模型进行仿真求解。本发明专利技术应用于焊接仿真领域，缩短了焊接建模与仿真中的时间，并可针对同结构不同厚度的T型结构进行高效准确建模仿真与参数优化，提高了整体的仿真效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于壳-实体耦合单元的T型结构激光焊接模拟方法
本专利技术属于焊接仿真领域，特别涉及一种基于壳-实体耦合单元的T型结构激光焊接模拟方法。
技术介绍
随着我国航空航天事业的飞速发展，具有高比强度、高服役寿命、良好减重性的铝锂合金大尺寸薄壁复杂结构得到大量采用，并在航空航天领域具有广泛的应用前景。T型结构双激光束双侧同步焊接技术作为机身壁板制造过程的重要技术，主要用于蒙皮-桁条T型连接结构。通过双激光束以一定的角度同步作用在T型结构的两个拐角处，形成两侧对称的联合焊缝，从而提高结构的力学性能。另外，T型结构双激光束双侧同步焊接技术能有效的缓解结构的变形问题，同时成功避免了传统的单面焊双面成型工艺对蒙皮表面完整性的破坏，因而具有极大的优越性。该种工艺已经在空中客车公司的A318、A340、A380等系列大型载人客机中得到了广泛采用，被认为是航空制造业中的一次技术革命。然而，目前国内尚未掌握机身壁板蒙皮-桁条T型结构双激光束双侧焊接的成熟工艺。激光焊接薄壁结构的应力与变形控制是激光焊接生产中的关键环节。相比于传统研究中的“试错法”，焊接数值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于壳-实体耦合单元的T型结构激光焊接模拟方法，其特征在于，包括步骤如下：/n步骤一 建立T型结构激光焊接的壳-实体几何模型；/n步骤二 建立T型结构激光焊接的壳-实体耦合网格模型。具体包括：划分焊缝区域的3D实体网格，蒙皮与桁条区域的2D薄壳网格，最后合为整个T型结构的耦合网格模型；/n步骤三 建立T型结构激光焊接的壳-实体耦合单元有限元模型。具体过程包括：焊接路径、焊接初始条件、焊接边界条件、工况条件的设置；/n步骤四 对所建模型进行焊接仿真求解。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于壳-实体耦合单元的T型结构激光焊接模拟方法，其特征在于，包括步骤如下：
步骤一建立T型结构激光焊接的壳-实体几何模型；
步骤二建立T型结构激光焊接的壳-实体耦合网格模型。具体包括：划分焊缝区域的3D实体网格，蒙皮与桁条区域的2D薄壳网格，最后合为整个T型结构的耦合网格模型；
步骤三建立T型结构激光焊接的壳-实体耦合单元有限元模型。具体过程包括：焊接路径、焊接初始条件、焊接边界条件、工况条件的设置；
步骤四对所建模型进行焊接仿真求解。


2.根据权利要求1所述的一种基于壳-实体耦合单元的T型结构激光焊接模拟方法，其特征在于，上述步骤一中建立的几何模型，焊缝为三维实体，其余部分为二维薄壳面。其中，焊缝实体位于桁条壳面的两侧，并与该面重合。


3.根据权利要求1所述的一种基于壳-实体耦合单元的T型结构激光焊接模拟方法，其特征在于，上述步骤二中，采用有限元网格划分软件建立T型结构网格模型，采用网格过渡法减少网格数量。其中，实体单元部分采用八节点实体单元，壳单元部分采用四节点薄壳单元，并且壳单元与实体单元接触部分实现共节点耦合。


4.根据权利要求1所述的一种基于壳-实体耦合单元的T型结构激光焊接模拟方法，其特征在于，上述步骤三中的焊接初始条件包括环境温度、焊件初始温度及其应力状态。
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【专利技术属性】
技术研发人员：占小红，陈帅，吴友发，刘婷，田书豪，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32