【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及焊接，尤其是一種焊接殘余應力模擬方法。
技術介紹
1、采用鋁合金焊接結構是高端裝備實現輕量化的重要途徑之一。然而，鋁合金構件在焊接過程中，通常采用氫氣焊接，氫在鋁合金液相和固相中的溶解度差異巨大，相差約20倍，導致焊接結束后，極易在鋁合金焊縫中形成氣孔。
2、氣孔的存在一方面減小了焊縫有效截面積，另一方面應力易在氣孔處集中，導致裂紋在氣孔處萌生，降低焊接接頭的靜動態力學性能。除氫氣孔外，激光焊、激光-電弧復合焊焊縫中還會存在大尺寸的匙孔型氣孔。
3、氣孔的存在會影響接頭中的殘余應力大小及分布，然而，目前的試驗方法還難以測試氣孔處的殘余應力，給準確評價氣孔對接頭力學性能的影響帶來了困難。
4、數值模擬是預測焊接殘余應力的一種有效的方法，許多學者進行了相關方法的研究，例如，申請號為cn202210773696.6的中國專利，公開了一種基于有限元的雙金屬復合管焊接殘余應力預測方法；申請號為cn202211707345.1，公開了一種溫度場數值模擬輔助測量超高強鋼焊接殘余應力的方法，但目前公開的焊接殘余應力數值模擬方法中尚未能考慮氣孔的影響。
技術實現思路
1、本專利技術主要目的在于解決上述問題和不足，提供一種焊接殘余應力模擬方法，通過建立包含氣孔的幾何模型，解決了常規模擬方法難以測試氣孔周圍殘余應力的問題，為準確評價氣孔對接頭力學性能的影響提供了基礎。
2、為實現專利技術目的，本專利技術提供了一種焊接殘余應力模擬方法，采用如下
3、一種焊接殘余應力模擬方法，包括如下步驟，
4、s1，獲取焊縫截面的金相照片；
5、s2，根據金相照片，建立包含氣孔的焊接幾何模型；
6、s3，在幾何模型上進行焊接過程模擬，獲得包括氣孔的焊接接頭殘余應力。
7、進一步的，步驟s1中包括，將焊縫沿其橫截面剖開，獲取焊縫橫截面的金相照片。
8、進一步的，步驟s1中包括，對焊縫截面進行研磨、拋光和腐蝕處理后，再獲取焊縫截面的金相照片。
9、進一步的，步驟s2中，根據金相照片，將截面上的氣孔轉化成三維幾何形狀后，再建立包含氣孔的焊接幾何模型。
10、進一步的，所述步驟s2中，焊接幾何模型包括含氣孔的局部幾何模型、整體幾何模型以及局部-整體幾何模型。
11、進一步的，步驟s3中，在進行焊接過程模擬以前，需在幾何模型上設置焊接模擬限定條件。
12、進一步的，設置焊接模擬限定條件包括設置熱源、網格、材料屬性和邊界條件。
13、進一步的，步驟s3包括，在局部-整體幾何模型上進行焊接熱過程模擬，得到含氣孔的局部幾何模型中各節點的溫度歷史，將節點的溫度歷史施加于局部幾何模型上進行模擬，得到含氣孔的殘余應力。
14、進一步的，步驟s3包括，在整體幾何模型上進行焊接過程的熱力耦合模擬，得到局部模型邊界處對應節點的位移歷史，將節點的位移歷史施加于局部幾何模型上進行模擬，得到含氣孔的殘余應力。
15、進一步的，步驟s2中，建立包含氣孔的幾何模型時，根據焊縫截面切割位置，將整體幾何模型中對應位置去除，將包含氣孔的幾何模型裝配于去除材料的位置，并在與整體幾何模型的邊界處設置綁定約束。
16、綜上所述，本專利技術提供的一種焊接殘余應力模擬方法，與現有技術相比，具有如下技術優勢：
17、本專利技術基于焊縫截面金相照片，建立包含氣孔的焊接過程數值模型，能夠預測含氣孔接頭中殘余應力的大小及分布，解決了試驗方法難以測試氣孔周圍殘余應力的問題，為準確評價氣孔對接頭力學性能的影響提供了基礎。
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1.一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：包括如下步驟，
2.如權利要求1所述的一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：步驟S1中包括，將焊縫沿其橫截面剖開，獲取焊縫橫截面的金相照片。
3.如權利要求1所述的一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：步驟S1中包括，對焊縫截面進行研磨、拋光和腐蝕處理后，再獲取焊縫截面的金相照片。
4.如權利要求1所述的一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：步驟S2中，根據金相照片，將截面上的氣孔轉化成三維幾何形狀后，再建立包含氣孔的焊接幾何模型。
5.如權利要求4所述的一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：所述步驟S2中，焊接幾何模型包括含氣孔的局部幾何模型、整體幾何模型以及局部-整體幾何模型。
6.如權利要求1所述的一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：步驟S3中，在進行焊接過程模擬以前，需在幾何模型上設置焊接模擬限定條件。
7.如權利要求6所述的一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：設置焊接模擬限定條件包括設置熱源、網格、材料屬性和邊界條件。
8.如權利要求1至7任
9.如權利要求1至7任一項所述的一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：步驟S3包括，在整體幾何模型上進行焊接過程的熱力耦合模擬，得到局部模型邊界處對應節點的位移歷史，將節點的位移歷史施加于局部幾何模型上進行模擬，得到含氣孔的殘余應力。
10.如權利要求1至7任一項所述的一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：步驟S2中，建立包含氣孔的幾何模型時，根據焊縫截面切割位置，將整體幾何模型中對應位置去除，將包含氣孔的幾何模型裝配于去除材料的位置，并在與整體幾何模型的邊界處設置綁定約束。
...【技術特征摘要】
1.一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：包括如下步驟，
2.如權利要求1所述的一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：步驟s1中包括，將焊縫沿其橫截面剖開，獲取焊縫橫截面的金相照片。
3.如權利要求1所述的一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：步驟s1中包括，對焊縫截面進行研磨、拋光和腐蝕處理后，再獲取焊縫截面的金相照片。
4.如權利要求1所述的一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：步驟s2中，根據金相照片，將截面上的氣孔轉化成三維幾何形狀后，再建立包含氣孔的焊接幾何模型。
5.如權利要求4所述的一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：所述步驟s2中，焊接幾何模型包括含氣孔的局部幾何模型、整體幾何模型以及局部-整體幾何模型。
6.如權利要求1所述的一種焊接殘余應力模擬方法，其特征在于：步驟s3中，在進行焊接過程模擬以前，需在幾何模型上設置焊接模擬限定條件。
7.如權利要求6所述...
【專利技術屬性】
技術研發人員：馬寅，韓曉輝，闞盈，田仁勇，李剛卿，盧衍祥，陳樹青，
申請(專利權)人：中車青島四方機車車輛股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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