【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有限元仿真，具体为一种基于sipesc的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法。
技术介绍
1、焊接是一种金属连接技术工艺，就其物理过程的本质而言是多样的、复杂的，焊接数值模拟是通过非线性有限元方法对焊接热、力学过程进行数值分析，进而能够对焊接过程的温度场、变形、残余应力等焊接现象进行仿真和预测。
2、在焊接数值仿真过程中，准确定义焊接轨迹是仿真结果准确度的重要保证，焊接热源模型是指作用于工件上的、在时间域和空间域的热输入分布的一种数学描述，但在实际焊接过程中，焊接轨迹通常是比较复杂的空间曲线。
3、为了实现热源移动的模拟，需要对整个焊接轨迹线进行空间分段，并建立随热源中心移动的局部坐标系，除此之外，目前部分常用的热源模型需要判断轨迹线方向，如双椭球热源有前后半球之分，为方便判断，局部坐标系的坐标轴方向在移动过程中需要做相应改变，因此在焊接数值仿真过程中如何有效地解决移动热源加载时复杂焊接轨迹定义的难题成为本领域人员亟待解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于sipesc的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，可以在焊接数值模拟时，有效定义复杂焊接轨迹线及其方向，进而提高复杂焊接过程的数值仿真精度，实现复杂焊接过程的数值仿真模拟，从而解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种基于sipesc的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，包括以下步骤：
3、s1：在准备工
4、s2：进行复杂焊接轨迹移动热源模型定义，过程依次为焊接轨迹线划分、生成焊接轨迹线段信息表、判断当前时刻热源中心所在轨迹段、计算局部坐标系的原点坐标、计算坐标旋转矩阵；
5、s3：确定了热源在某一瞬时在焊接轨迹线上加载位置及方向，以此实现焊接热源移动的模拟。
6、本专利技术进一步说明，所述s2具体包括如下步骤：
7、s21：按照焊接顺序依次选择轨迹节点，对焊接轨迹线进行划分：
8、s22：根据所选择的轨迹节点生成焊接轨迹线段信息表，焊接轨迹线段信息表采用n行5列的格式，表格前两列数据根据程序进行循环计算；
9、n为选择的轨迹节点个数，第1列为热源移动到轨迹点n时的时刻，第2列为两轨迹点间的距离，第3、4、5列为轨迹点的x、y、z坐标；
10、s23：根据当前分析时间通过程序循环判断当前时刻热源中心所在轨迹段；
11、s24：根据当前分析时间插值计算热源中心位置xd，yd，zd，以此作为局部坐标系的原点坐标；
12、s25：设定焊接轨迹方向始终为局部坐标系z轴方向，局部坐标系相对于全局坐标系进行两次旋转，即分别为绕y轴旋转、绕x轴旋转。
13、本专利技术进一步说明，所述s24中的热源中心位置xd、yd、zd的计算如下：
14、xd＝matrix(i,3)+(matrix(i+1,3)-matrix(i,3))/(matrix(i+1,1)-matrix(i,1))*(t-matrix(i,1))；
15、yd＝matrix(i,4)+(matrix(i+1,4)-matrix(i,4))/(matrix(i+1,1)-matrix(i,1))*(t-matrix(i,1))；
16、zd＝matrix(i,5)+(matrix(i+1,5)-matrix(i,5))/(matrix(i+1,1)-matrix(i,1))*(t-matrix(i,1))；
17、其中t为当前分析时间。
18、本专利技术进一步说明，所述s25中的旋转具体如下：
19、绕y轴旋转为：
20、
21、绕x轴旋转为：
22、
23、本专利技术进一步说明，内容如下：
24、sind1＝(matrix(i+1,3)-matrix(i,3))/sqrt((matrix(i+1,3)-matrix(i,3))**2+(matrix(i+1,5)-matrix(i,5))**2)；
25、cosd1＝(matrix(i+1,5)-matrix(i,5))/sqrt((matrix(i+1,3)-matrix(i,3))**2+(matrix(i+1,5)-matrix(i,5))**2)；
26、sind2＝(matrix(i+1,4)-matrix(i,4))/sqrt((matrix(i+1,3)-matrix(i,3))**2+(matrix(i+1,4)-matrix(i,4))**2+(matrix(i+1,5)-matrix(i,5))**2)；
27、cosd2＝sqrt((matrix(i+1,3)-matrix(i,3))**2+(matrix(i+1,5)-matrix(i,5))**2)/sqrt((matrix(i+1,3)-matrix(i,3))**2+(matrix(i+1,4)-matrix(i,4))**2+(matrix(i+1,5)-matrix(i,5))**2)。
28、本专利技术进一步说明，该方法利用fortran的循环命令以及利用sipesc内部命令。
29、本专利技术进一步说明，所述准备工作的内容包括建立焊接分析的几何模型，定义各部件的材料属性，对模型进行符合焊接模拟要求的合理的有限元网格的剖分，定义对流换热、热辐射等焊接过程的边界条件以及初始条件，定义分析类型、分析时长、增量步长、收敛残差的求解条件。
30、本专利技术进一步说明，当焊接轨迹为复杂的空间曲线时，采用分段方式，两点之间看作直线焊接轨迹段。
31、与现有技术相比，本专利技术所达到的有益效果是：本专利技术，采用复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，在焊接数值仿真时，能够精确定义接近实际焊接的复杂焊接轨迹及其方向，可以有效解决移动热源加载时复杂焊接轨迹定义的难题，为复杂焊接过程的数值仿真模拟提供重要方法支撑。
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1.一种基于SiPESC的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于SiPESC的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，其特征在于：所述S2具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于SiPESC的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，其特征在于：所述S24中的热源中心位置xd、yd、zd的计算如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于SiPESC的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，其特征在于：所述S25中的旋转具体如下：
5.根据权利要求4所述的一种基于SiPESC的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，其特征在于：内容如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于SiPESC的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，其特征在于：该方法利用Fortran的循环命令以及利用SiPESC内部命令，根据分析时间计算出焊接移动热源的热源中心位置，以此为坐标原点并确定坐标轴实时方向，为移动热源的加载建立精确的局部坐标系。
7.根据权利要求1所述的一种基于SiPESC的复杂焊接轨迹移动
8.根据权利要求2所述的一种基于SiPESC的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，其特征在于：当焊接轨迹为复杂的空间曲线时，采用分段方式，两点之间看作直线焊接轨迹段。
...【技术特征摘要】
1.一种基于sipesc的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于sipesc的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，其特征在于：所述s2具体包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种基于sipesc的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，其特征在于：所述s24中的热源中心位置xd、yd、zd的计算如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于sipesc的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，其特征在于：所述s25中的旋转具体如下：
5.根据权利要求4所述的一种基于sipesc的复杂焊接轨迹移动热源模型定义方法，其特征在于：内容如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于sipesc的复杂焊接轨迹移动热源模型定义...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄瑞生，董凯骏，周延平，郭枭，孙谦，邹吉鹏，战修广，陆旭泽，周大为，
申请(专利权)人：中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：
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