[发明专利]使用有限元计算的应力来估计标称应力的系统和方法

说明书

本文中描述的系统和方法被配置为使用有限元（FE）应力计算来估计标称应力，而无需手动计算、特定网格密度要求或识别特定的几何参数，诸如板厚度。本文中描述的系统和方法可用于识别焊接结构和部件中以及还有由于其他原因而具有应力集中处的非焊接部件中的标称应力。本文中描述的系统和方法还允许以一致的方式利用容易地可获得的FE应力结果，以及提供有关标称应力近似值的准确性的用户反馈。此外，本文中描述的系统和方法通常比常规技术更快并且更不容易出错，并且对FE应力计算的网格密度相对不敏感。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年10月26日提交的题为“Systems and Methods to EstimateNominal Stress Using Finite Element Calculated Stress”的美国临时申请No.62/751,186的优先权和权益，所述申请出于所有目的以其整体通过引用特此并入。

背景技术

本公开一般涉及在焊接结构和部件中或在由于其他原因而具有应力集中处（raiser）的非焊接部件中的标称应力的估计。更具体地，本公开的实施例涉及使用有限元（FE）计算的应力对标称应力的估计。

本部分旨在向读者介绍可能与本公开的各个方面有关的本领域的各个方面，下面对其进行描述。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以促进更好地理解本公开的各个方面。因此，应该理解的是，要就此而论而不是作为对现有技术的承认来阅读这些陈述。

焊接疲劳预测标准通常允许使用标称应力度量。然而，焊接结构中的应力通常使用FE计算方法来计算，该方法不直接计算标称应力。相反，通常必须基于例如单独的计算来估计标称应力。例如，近似标称应力的某些常规方法包括结合手动计算来利用FE生成的力和力矩，而其他方法利用粗糙的FE网格来最小化焊接接头根部的局部应力升高效应，而另一些方法基于某些几何参数（诸如板厚度）来外推FE计算的应力，所述某些几何参数（诸如板厚度）在实际应用中可能不是容易地可识别的。通常，这些常规方法趋向于相对耗时、容易出错，或者在利用粗糙的FE网格方法的情况下，有点随意或冗长。

发明内容

下面概述了范围上与原始要求保护的主题相称的某些实施例。这些实施例不旨在限制本公开的范围，而是这些实施例仅旨在提供某些公开的实施例的简要概述。实际上，本公开可以涵盖可以与以下阐述的实施例类似或不同的多种形式。

在一个实施例中，一种方法包括使用FE分析来计算沿着结构部件的基线的自（from）基点的多个点处的应力。该方法还包括识别多个点中的具有计算的应力的两个或更多个点，该计算的应力被确定为不受基点处的应力升高效应影响。该方法还包括通过将多个点中的两个或更多个点的计算的应力外推到基点来估计基点处的标称应力。

在另一个实施例中，一种方法包括使用FE分析来计算沿着结构部件的基线的自基点的多个点处的应力。该方法还包括通过评估多个点中的相邻点的计算的应力的二阶导数来识别多个点中的两个或更多个点。该方法还包括通过将多个点中的两个或更多个点的计算的应力外推到基点来估计基点处的标称应力。

在又一个实施例中，一种非暂时性计算机可读介质包括用于估计标称应力的指令。所述指令被配置为使用FE分析来计算沿着结构部件的基线的自基点的多个点处的应力。所述指令还被配置为通过评估多个点中的相邻点的计算的应力的二阶导数来识别多个点中的两个或更多个点。所述指令还被配置为通过将多个点中的两个或更多个点的计算的应力外推到基点来估计基点处的标称应力。

附图说明

当参考附图阅读以下详细描述时，本公开的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中贯穿附图，相同的字符表示相同的部分，其中：

图1图示了根据本公开的实施例的被配置为估计结构部件中的标称应力的控制系统的实施例；

图2是根据本公开的实施例的焊接结构部件的透视图，可以通过图1的控制系统针对该焊接结构部件估计标称应力；