[发明专利]一种Invar钢PMIG摆动焊温度场及变形模拟方法

权利要求书

1.一种Invar钢PMIG摆动焊温度场及变形模拟方法，其特征在于，包括步骤如下：

根据Invar钢厚板的几何形状建立与实际Invar钢厚板相吻合的三维几何模型；

对上述建立的三维几何模型进行网格划分；

建立Invar钢厚板PMIG摆动焊接过程中涉及到温度场及应力应变场的热-机械耦合模型；

完成Invar钢热物理性能参数及焊接热源摆动路径的设定，并根据实际焊接情况加载相应的热边界条件和机械边界条件，使用弹塑性有限元法求解计算上述的热-机械耦合模型，从而得到焊接过程中Invar钢厚板PMIG摆动焊接过程中温度场和应力场分布以及焊件的变形情况。

2.根据权利要求1所述的Invar钢PMIG摆动焊温度场及变形模拟方法，其特征在于，上述进行Invar钢厚板三维几何模型建立时，对焊缝所处空间区域的层数划分。

3.根据权利要求1所述的Invar钢PMIG摆动焊温度场及变形模拟方法，其特征在于，所述的网格划分采用疏密网格过渡的方式：焊缝和靠近焊缝的区域采用密网格划分，网格尺寸小；远离焊缝的区域采用疏网格划分，网格尺寸大，并采用了多次网格过渡。

4.根据权利要求1所述的Invar钢PMIG摆动焊温度场及变形模拟方法，其特征在于，在求解计算所述的热-机械耦合模型时，将完成的网格划分的Invar钢厚板有限元模型导入相关的有限元分析软件中，并加载相应的边界条件，完成求解计算。

5.根据权利要求4所述的Invar钢PMIG摆动焊温度场及变形模拟方法，其特征在于，在进行Invar钢PMIG摆动焊接的路径设定时，有两种形式焊接路径，最底层的打底焊采用直通焊，即焊接过程中无摆动，填充焊和盖面焊有摆动，摆动路径呈锯齿状，同时，采用对称焊接，即相邻焊层的焊接方向相反，以减小焊接变形。

6.根据权利要求4所述的Invar钢PMIG摆动焊温度场及变形模拟方法，其特征在于，在对热-机械耦合模型进行求解计算时，对多层焊缝焊接结构焊接过程的模拟采用生死单元技术进行分析。

7.根据权利要求4所述的Invar钢PMIG摆动焊温度场及变形模拟方法，其特征在于，所述边界条件包括进行温度场计算的热边界条件和进行应力应变计算的机械边界条件。

8.根据权利要求7所述的Invar钢PMIG摆动焊温度场及变形模拟方法，其特征在于，在进行热边界条件加载时，使用VC++计算机编程语言设计了Invar钢PMIG焊所需的具有脉冲特性的焊接热源，热源模型采用双椭球体热源模型，通过相关的子程序完成脉冲热源的加载。

9.根据权利要求7所述的Invar钢PMIG摆动焊温度场及变形模拟方法，其特征在于，在进行机械边界条件加载时，除了必要的工装固定外，在Invar钢厚板钝边位置设置了相当于点焊固定的机械边界条件，另外，由于实际焊接中焊件的工装条件复杂，进行边界条件加载时，将实际焊接中的装夹简化为Invar钢厚板钝边处节点在厚度方向的位移。