一種焊接變形的模擬方法、裝置、設備和存儲介質制造方法及圖紙

本發明專利技術實施例提供一種焊接變形的模擬方法、裝置、設備和存儲介質，涉及焊接模擬術領域。這種模擬方法包含S1、獲取待模擬焊接接頭的第一有限元模型，以及焊接工藝。S2、根據焊接工藝和第一有限元模型，通過溫度場有限元分析方法，計算并提取目標溫度場分布數據。S3、將目標溫度場分布數據輸入預先訓練好的BP神經網絡模型，獲取殘余塑性應變分布。S4、以殘余塑性應變分布作為固有應變分布，更新第一有限元模型。S5、根據更新后的第一有限元模型，通過彈性有限元分析方法，計算得到焊接接頭的整體變形。通過BP神經網絡預測代替有限元迭代計算的過程，避免了長時間的熱

【技術實現步驟摘要】
一種焊接變形的模擬方法、裝置、設備和存儲介質


[0001]本專利技術涉及焊接模擬
，具體而言，涉及一種焊接變形的模擬方法、裝置、設備和存儲介質。

技術介紹

[0002]焊接是制造業中非常重要而關鍵的領域。高效預測焊接結構的變形一直是焊接學科的關鍵難題之一。
[0003]盡管目前已經發展出諸如熱彈塑性有限元法之類的變形計算方法，但是傳統的有限元分析方法計算量較大，模擬效率較低從而影響生產效率。
[0004]焊接變形的高效預測對于指導焊接工藝優化、為實際焊接產品制造變形控制提供理論指導、減輕焊接生產時間、物力成本等方面有著重要影響，亟待能夠研發出兼顧預測效率和精度的焊接結構變形高效預測關鍵技術。
[0005]有鑒于此，申請人在研究了現有的技術后特提出本申請。

技術實現思路

[0006]本專利技術提供了一種焊接變形的模擬方法、裝置、設備和存儲介質，以改善上述技術問題中的至少一個。
[0007]第一方面、
[0008]本專利技術實施例提供了一種焊接變形的模擬方法，其包含步驟S1至步驟S5。
[0009]S1、獲取待模擬焊接接頭的第一有限元模型，以及焊接工藝。
[0010]S2、根據焊接工藝和第一有限元模型，通過溫度場有限元分析方法，計算并提取目標溫度場分布數據。
[0011]S3、將目標溫度場分布數據輸入預先訓練好的BP神經網絡模型，獲取殘余塑性應變分布。
[0012]S4、以殘余塑性應變分布作為固有應變分布，更新第一有限元模型。<br/>[0013]S5、根據更新后的第一有限元模型，通過彈性有限元分析方法，計算得到焊接接頭的整體變形。
[0014]第二方面、
[0015]本專利技術實施例提供了一種焊接變形的模擬裝置，其包含：
[0016]初始數據獲取模塊，用于獲取待模擬焊接接頭的第一有限元模型，以及焊接工藝。
[0017]溫度場計算模塊，用于根據焊接工藝和第一有限元模型，通過溫度場有限元分析方法，計算并提取目標溫度場分布數據。
[0018]塑性應變獲取模塊，用于將目標溫度場分布數據輸入預先訓練好的BP神經網絡模型，獲取殘余塑性應變分布。
[0019]模型更新模塊，用于以殘余塑性應變分布作為固有應變分布，更新第一有限元模型。
[0020]形變計算模塊，用于根據更新后的第一有限元模型，通過彈性有限元分析方法，計算得到焊接接頭的整體變形。
[0021]第三方面、
[0022]本專利技術實施例提供了一種焊焊接變形的模擬設備，其包括處理器、存儲器，以及存儲在存儲器內的計算機程序。計算機程序能夠被處理器執行，以實現如第一方面任意一段所說的焊接變形的模擬方法。
[0023]第四方面、
[0024]本專利技術實施例提供了一種計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質包括存儲的計算機程序，其中，在計算機程序運行時控制計算機可讀存儲介質所在設備執行如第一方面任意一段所說的焊接變形的模擬方法。
[0025]通過采用上述技術方案，本專利技術可以取得以下技術效果：
[0026]本專利技術實施例通過BP神經網絡預測代替有限元迭代計算的過程，避免了長時間的熱
?
彈塑性有限元應力迭代計算獲取焊接殘余塑性應變的過程，整個預測流程在數十分鐘內完成，實現了變形預測的高效性。
附圖說明
[0027]為了更清楚地說明本專利技術實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本專利技術的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
[0028]圖1是模擬方法的流程示意圖。
[0029]圖2是提取溫度場分布數據和殘余塑性應變分布數據的示意圖。
[0030]圖3是模型坐標系的示意圖。
[0031]圖4是BP神經網絡模型結構示意圖。
[0032]圖5是模擬方法的預測值的誤差分布圖。
[0033]圖6是平板接頭變形測量線的示意圖。
[0034]圖7是模擬方法和熱彈塑性有限元法變形計算結果對比圖。
[0035]圖8是模擬裝置的結構示意圖。
具體實施方式
[0036]下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。
[0037]實施例一、
[0038]請參閱圖1至圖6，本專利技術第一實施例提供一種焊接變形的模擬方法，其可由焊接變形的模擬設備來執行(以下簡稱：模擬設備)。特別地，由模擬設備中的一個或多個處理器來執行，以實現步驟S1至步驟S5。
[0039]S1、獲取待模擬焊接接頭的第一有限元模型，以及焊接工藝。優選地，第一有限元
模型的類型為：平板對接接頭一階四面體單元類型。
[0040]具體的，焊接接頭是指兩個或兩個以上零件要用焊接組合的接點。或指兩個或兩個以上零件用焊接方法連接的接頭，包括焊縫、熔合區和熱影響區。其中，本專利技術的模擬方法適用的焊接接頭的接頭類型包括但不限于：對接焊接頭、T形接頭、角接接頭和搭接接頭。
[0041]優選地，焊接工藝包括但不限于：工藝類型、焊接功率和焊接速度。其中，本專利技術的模擬方法適用的工藝類型包括但不限于：弧焊工藝和高能束焊工藝。
[0042]在本實施例中，所述模擬設備可以是便攜筆記本計算機、臺式機計算機、服務器、智能手機或者平板電腦等具有計算性能的電子設備。具體的，焊接模擬軟件采用Inteweld。Inteweld是一款焊接結構應力變形工藝仿真軟件。焊接模擬軟件實現了對焊接物理問題的數學和工藝建模操作的封裝，其求解器實現了對本專利技術的最終變形的求解。
[0043]S2、根據焊接工藝和第一有限元模型，通過溫度場有限元分析方法，計算并提取目標溫度場分布數據。在上述實施例的基礎上，本專利技術的一個可選地實施例中，步驟S2具體包括步驟S21至步驟S22。
[0044]S21、根據焊接工藝和第一有限元模型，通過溫度場有限元分析方法，計算第一有限元模型的溫度場；
[0045]S22、根據所述溫度場提取目標區域的目標溫度場分布數據。其中，所述目標區域為焊接接頭的中部截面提取區域(即焊縫附近的提取區域)。具體的：
[0046]焊接接頭中部截面定義為：基于Inteweld軟件二次開發的焊接變形預測模塊的“點應變”對話框通過設置數據提取中心點坐標，并設置長度方向V和長度大小，設置寬度方向W和寬度大小得到的矩形截面區域。其中，長度方向的和寬度方向的大小，人為根據實際需要進行設備，本專利技術對此不做具體限定。
[0047]目標溫度場分布數據定義為：根據所設置的中部截面提取區域，利用基于Inteweld軟件二次開發的焊本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種焊接變形的模擬方法，其特征在于，包含：獲取待模擬焊接接頭的第一有限元模型，以及焊接工藝；根據所述焊接工藝和所述第一有限元模型，通過溫度場有限元分析方法，計算并提取目標溫度場分布數據；將所述目標溫度場分布數據輸入預先訓練好的BP神經網絡模型，獲取殘余塑性應變分布；以所述殘余塑性應變分布作為固有應變分布，更新所述第一有限元模型；根據更新后的第一有限元模型，通過彈性有限元分析方法，計算得到焊接接頭的整體變形。2.根據權利要求1所述的焊接變形的模擬方法，其特征在于，BP神經網絡模型的訓練步驟包括：建立訓練用焊接接頭的第二有限元模型，并獲取多個焊接工藝組；根據所述多個焊接工藝組合所述第二有限元模型，通過熱
?
彈塑性有限元分析方法，分別計算得到訓練用焊接接頭的多個溫度場和應力場；根據所述第二有限元模型，構建模型坐標系，并根據所述模型坐標系分別從多個溫度場和應力場提取溫度場分布數據和殘余塑性應變分布數據；以所述溫度場分布數據為輸入，以所述殘余塑性應變分布數據為輸出，訓練并得到所述BP神經網絡模型。3.根據權利要求2所述的焊接變形的模擬方法，其特征在于，根據所述第二有限元模型，構建模型坐標系，并根據所述模型坐標系分別從多個溫度場和應力場提取溫度場分布數據和殘余塑性應變分布數據，具體包括：根據所述第二有限元模型，以焊縫中間點為原點，以焊縫標志線和與之垂直的焊槍方向為兩軸，用右手螺旋法則確定第三軸，以構建模型坐標系；其中，所述模型坐標系為笛卡爾坐標系；根據所述模型坐標系，獲取焊縫的中心點坐標，以及重心點坐標橫向方向的n個點和縱向方向m個點組成的截面提取區域；根據所述截面提取區域分別從多個溫度場和應力場，提取溫度場分布數據和殘余塑性應變分布數據。4.根據權利要求1所述的焊接變形的模擬方法，其特征在...

【專利技術屬性】
技術研發人員：龐盛永，王靖升，梁呂捷，黃安國，
申請(專利權)人：蘇州喻云仿科技有限公司，
類型：發明
國別省市：