一种提高大型复杂构件有限元计算效率的模型简化方法技术

本发明专利技术公开了一种提高大型复杂构件有限元计算效率的模型简化方法，从有限元仿真基本流程出发，结合几何特征简化，热源模型加载方式简化以及热力耦合求解简化，能够实现网格数量大幅度降低，热源校核效率和总体有限元计算效率大幅度提升，为大型复杂构件焊接残余应力和变形仿真预测提供方法指导。

【技术实现步骤摘要】
一种提高大型复杂构件有限元计算效率的模型简化方法
本专利技术具体涉及一种大型复杂构件的有限元模型简化方法，尤其针对轨道车辆类大型复杂构件焊接变形和残余应力有限元预测模型的简化。
技术介绍
随着计算机技术的发展以及数值模拟理论的成熟，采用有限元方法对构件焊接过程进行数值模拟，成为预测焊接变形和残余应力，优化焊接工序，改进焊接工装的主要手段。常见的焊接变形和残余应力预测方法包括固有应变法和热弹塑性法两种，固有应变方法认为焊接变形主要由固有应变引起的，焊接固有应变包括塑性应变、温度应变以及相变应变。固有应变方法计算的核心固有应变值得计算和施加。传统热弹塑性方法是将焊接过程的热输入进行转化为等效热载荷加载于弹塑性计算中，最终获得焊接过程的温度场和应力应变场，在焊接模拟中占有重要的地位。采用热弹塑性有限元方法对构件焊接变形和残余应力进行计算一般步骤包括几何模型建立、网格划分、材料模型加载、焊缝及焊接路径定义、热源模型校核、热力边界条件加载、焊接工况定义、计算求解。固有应变法计算效率远高于热弹塑性法，但因其简化条件过多，精度较低，导致很多专家学者更偏好于热本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高大型复杂构件有限元计算效率的模型简化方法，其特征是，包括以下过程：/n对大型复杂构件对应接头进行焊接，获得相应的焊接构件；/n依据焊接构件几何特征构建焊接构件模型；/n对焊接构件模型进行网格划分；/n将多层多道焊缝整体化为单层单道焊缝；/n采用双椭球热源模型作为热源加载方式；/n改变热力耦合频率；/n优化焊接构件模型仿真的时间步长。/n

【技术特征摘要】
1.一种提高大型复杂构件有限元计算效率的模型简化方法，其特征是，包括以下过程：
对大型复杂构件对应接头进行焊接，获得相应的焊接构件；
依据焊接构件几何特征构建焊接构件模型；
对焊接构件模型进行网格划分；
将多层多道焊缝整体化为单层单道焊缝；
采用双椭球热源模型作为热源加载方式；
改变热力耦合频率；
优化焊接构件模型仿真的时间步长。


2.根据其权利要求1所述的一种提高大型复杂构件有限元计算效率的模型简化方法，其特征是，所述依据焊接构件几何特征构建焊接构件模型，包括：
若焊接构件几何对称，则取最小结构对称部分进行构建焊接构建模型。


3.根据其权利要求1所述的一种提高大型复杂构件有限元计算效率的模型简化方法，其特征是，构建焊接构件模型后，还包括：
清理远离焊缝位置的特征结构，并将特征结构的圆角面或直角边修改为直角面或直角边。


4.根据其权利要求1所述的一种提高大型复杂构件有限元计算效率的模型简化方法，其特征是，所述对焊接构件模型进行网格划分，包括：
采用网格过渡策略进行网格划分。


5.根据其权利要求4所述的一种提高大型复杂构件有限元计算效率的模型简化方法，其特征是，所述采用网格过渡策略进行网格划分，包括：
采用单向拉伸和按比例过渡并行的方式进行网格划分，其中，单向拉伸的拉伸比例保证在2以内，按比例过渡则满足...

【专利技术属性】
技术研发人员：李树栋，丁洁琼，李兴斐，丁亚萍，宋雷雷，
申请(专利权)人：南京中车浦镇城轨车辆有限责任公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32