多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法技术

本发明专利技术公开了一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法：S1、焊接节点建模；S2、对步骤S1中构建的节点模型进行焊接节点优化；S3、对步骤S2优化后的节点模型进行数值模拟，确定焊接信息；S4、将步骤S3中得出的数值模拟结果通过VR技术和人机交互进行模拟焊接；S5、现场焊接采用热成像技术进行实时监测、预警、纠偏和数据收集，并将收集数据输入步骤S3和步骤S4中。本发明专利技术通过深化过程中优化节点做法，利用数值模拟优化焊接措施和顺序，再利用人机交互和VR成像模拟焊接；最后实际焊接过程中利用热成像技术进行实时监控，并进行数据分析，实时修正焊接过程，进行最有效的焊接变形和残余应力的控制，提高结构安全的效果。提高结构安全的效果。提高结构安全的效果。

【技术实现步骤摘要】
多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法


[0001]本专利技术涉及钢结构焊接
，更具体的说是涉及一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法。

技术介绍

[0002]钢结构在焊接过程中出现变形是不可避免的，然而，焊接中产生的变形问题不仅影响了钢结构的外观和使用性能，同时影响到结构的安全性。特别是在大型钢结构件的焊接作业中，这一问题表现得尤其突出。因此，必须对焊接变形不同类型和原因进行全面分析，并采取有力措施控制焊接变形量和焊接残留应力，以确保钢结构安装过程中的精度和结构的安全性。
[0003]常规方法采用低氢焊材、选用焊接变形小CO2保护焊进行焊接、控制焊接温度和顺序、找有经验的焊工等方法进行控制温度变形。虽然能降低焊接变形，但对于复杂结构还是不能有效地控制焊接变形和焊接应力，给后期安装的精度造成不良后果，同时给结构安全留下了一定的安全隐患。
[0004]因此，为了控制焊接变形量和焊接残留应力，以确保钢结构安装过程中的精度和结构的安全性，提供一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法，旨在解决上述技术问题。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法，包括以下步骤：
[0008]S1、焊接节点建模；
[0009]S2、对步骤S1中构建的节点模型进行焊接节点优化；
[0010]S3、对步骤S2优化后的节点模型进行数值模拟，确定焊接信息；
[0011]S4、将步骤S3中得出的数值模拟结果通过VR技术和人机交互进行模拟焊接；
[0012]S5、现场焊接采用热成像技术进行实时监测、预警、纠偏和数据收集，并将收集数据输入步骤S3和步骤S4中。
[0013]通过上述技术方案，本专利技术通过深化过程中优化节点做法，利用数值模拟优化焊接措施和顺序，再利用人机交互和VR成像模拟焊接；最后实际焊接过程中利用热成像技术进行实时监控，并进行数据分析，实时修正焊接过程，进行最有效的焊接变形和残余应力的控制，达到控制成本，提高结构安全的效果。
[0014]优选的，在上述一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法中，在步骤S1中，采用BIM软件建立BIM结构模型，与其他BIM模型进行复核，保证牛腿角度和标高的准确。
[0015]优选的，在上述一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法中，在步骤S2中，通过
建立TEKLA模型深化多牛腿节点，通过节点处隔板和多牛腿的焊接工艺进行优化。
[0016]优选的，在上述一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法中，在步骤S3中，数值模拟的具体方法为：建立焊缝变形的数值模拟模型，并结合加工厂收集的焊接数据进行不同温度，不同焊接方式的焊接变形数值模拟，得出焊接变形的数值模拟结果；将数值模拟结果与既往的步骤S5收集的数据模拟不同类型进行实际焊接检验，根据样品实际焊接修正数值模拟模型，并得出修正后的数值模拟结果。
[0017]优选的，在上述一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法中，在步骤S3中，数值模拟通过对不同焊接工艺、焊接温度、焊接顺序、施焊电流，防变形夹具的模拟对多牛腿节点焊接应力和变形的影响情况进行确定，进而确定不同部位的焊接方式和焊接电压。
[0018]采用数值模拟技术的发展是与实验和加工厂的积累的焊接试验数据紧密相结合的，确定数值模拟中众多参数，例如材料的各种性能随温度变化的规律，热输入参数、焊接工艺参数等的确定都是在实验的基础上获得的。
[0019]通过数值分析模拟焊接变形，具有以下优点：
[0020](1)可以缩短生产周期，降低确定工艺所做实验的成本；
[0021](2)可以深入理解焊接现象，为控制焊接应力与变形提供更多的信息。通过数值模拟焊接条件下温度场的变化，模拟焊接过程中的三维应力分布与演变过程，熔池中的流场等信息，可以更好地研究焊接的整个温度应力变化的过程，得出不同焊接形式、焊接工艺、电流大小等措施对焊接后焊接应力的影响。
[0022]优选的，在上述一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法中，在步骤S4中，VR技术和人机交互进行模拟焊接的具体方法为：建立VR可视化焊接模型和人机交互焊接机器人，将步骤S3中的数值模拟数据输入，建立焊接变形数据库，进行人机交互焊接变形模拟，得出最优的焊接信息，达到焊接变形的控制。
[0023]VR技术即虚拟现实建模语言VRML规范支持纹理映射、全景背景、雾、视频、音频、对象运动和碰撞检测，一切用于建立虚拟世界的所具有的东西。
[0024]虚拟现实技术的主要特征有以下几方面：
[0025](1)多感知性——所谓多感知是指除了一般计算机技术所具有的视觉感知之外，还有听觉感知、力觉感知、触觉感知、运动感知，甚至包括味觉感知、嗅觉感知等。
[0026](2)浸没感——又称临场感，指用户感到作为主角存在于模拟环境中的真实程度。
[0027](3)交互性——指用户对模拟环境内物体的可操作程度和从环境得到反馈的自然程度，包括实时性。
[0028](4)构想性——强调虚拟现实技术应具有广阔的可想像空间，可拓宽人类认知范围，不仅可再现真实存在的环境，也可以随意构想客观不存在的甚至是不可能发生的环境。
[0029]优选的，在上述一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法中，在步骤S4中，在Solidworks和3ds Max3环境下建立机器人三维建模及优化处理，然后导入到Unity 3D软件开发平台，通过人机交互界面实现机器人的运动仿真功能。
[0030]优选的，在上述一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法中，在步骤S5中，通过热成像技术对实际焊接中温度、变形进行预警和数据采集，同时，对现场焊接过程中监测预警，调整焊接方法和温度控制；将现场焊接过程中的数值进行采集后录入数值模拟数据库。
[0031]红外热成像运用光电技术检测物体热辐射的红外线特定波段信号，将该信号转换
成可供人类视觉分辨的图像和图形，并可以进一步计算出温度值。红外热成像技术使人类超越了视觉障碍，由此人们可以“看到”物体表面的温度分布状况。
[0032]本专利技术的工作原理为：
[0033](1)本专利技术通过数值模拟，针对不同的焊接方式、焊接坡口形式、焊接顺序、焊接速度、焊接电流、加固方式等信息，模拟出不同的温度变形情况。
[0034](2)把数值模拟结果通过Unity 3D人机交互和VR技术进行模拟焊接，保证焊工的焊接质量。
[0035](3)实际焊接过程中，通过热成像技术，实时监控实际焊接过程，及时调整焊接方案，保证多牛腿在焊接过程中控制变形，达到控制成本，提高结构安全的作用。
[0036]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法，解决了复杂牛腿焊接变形的控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、焊接节点建模；S2、对步骤S1中构建的节点模型进行焊接节点优化；S3、对步骤S2优化后的节点模型进行数值模拟，确定焊接信息；S4、将步骤S3中得出的数值模拟结果通过VR技术和人机交互进行模拟焊接；S5、现场焊接采用热成像技术进行实时监测、预警、纠偏和数据收集，并将收集数据输入步骤S3和步骤S4中。2.根据权利要求1所述的一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法，其特征在于，在步骤S1中，采用BIM软件建立BIM结构模型，与其他BIM模型进行复核，保证牛腿角度和标高的准确。3.根据权利要求1所述的一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法，其特征在于，在步骤S2中，通过建立TEKLA模型深化多牛腿节点，通过节点处隔板和多牛腿的焊接工艺进行优化。4.根据权利要求1所述的一种多牛腿复杂钢构件焊接热变形控制方法，其特征在于，在步骤S3中，数值模拟的具体方法为：建立焊缝变形的数值模拟模型，并结合加工厂收集的焊接数据进行不同温度，不同焊接方式的焊接变形数值模拟，得出焊接变形的数值模拟结果；将数值模拟结果与既往的步骤S5收集的数据模拟不同类型进行实际焊接检验，根据样品实际焊接修正数值模拟模型，并得出修正后...

【专利技术属性】
技术研发人员：卜科彪，陈文永，张思波，陈宗科，向波，
申请(专利权)人：中国京冶工程技术有限公司，
类型：发明
国别省市：