[发明专利]焊接数值模拟中动态生死单元的有限元建模方法

摘要

本发明提供了一种焊接数值模拟中动态生死单元的有限元建模方法，包括第一步：建立焊接结构的三维实体模型，并根据焊接材料将三维实体模型分为母材区和至少一个焊缝区；第二步：对三维实体模型进行几何清理，并将母材区和焊缝区创建为新的层或集合；第三步：将母材区划分成体网格，并保存到母材区所在的层或集合中；以及，在焊缝区建立面网格，并保存到焊缝区所在层或集合中；第四步：定义焊缝单元，生成焊接有限元分析模型；第五步：定义材料属性、单元的物理属性、分析步数；第六步：定义焊缝区金属的“生死单元”，完成建模。利用本发明可以准确模拟焊缝金属随焊接过程动态填充，新旧换热面动态变换的过程，提高焊接数值计算的精度。

主权项

1.一种焊接数值模拟中动态生死单元的有限元建模方法，包括：步骤1：建立焊接结构的三维实体模型，并根据焊接材料将所述三维实体模型分为母材区和至少一个焊缝区；步骤2：对所述三维实体模型进行几何清理，并将所述母材区和所述焊缝区创建为新的层或集合；步骤3：将所述母材区划分成体网格，并保存到所述母材区所在的层或集合中；以及，在所述焊缝区建立面网格，并保存到所述焊缝区所在层或集合中；步骤4：将所述焊缝区的面网格拉伸生成体网格，当每次填充焊缝金属单元时新建一个新的层或集合，提取当前焊接位置所有单元的外表面作为换热面并生成一个集合或层的描述，循环操作，直到全部焊缝区完成新的层或集合的建立及换热面的提取，生成焊接有限元分析模型；步骤5：将步骤4中所生成的所有重复的节点和单元合并统一；步骤6：将步骤1‑步骤4中所产生的面网格删除；步骤7：定义所述焊接材料的材料属性并赋予给输入所述焊接有限元分析模型的单元，以及，定义模型单元的类型为八节点六面体；步骤8：建立第一分析步骤；其中，所述第一分析步骤的分析时间为1*10^6秒，不激活每个焊缝区的焊缝金属单元；步骤9：将第一次提取的单元的换热面所在的集合或层的描述赋予对流换热系数与辐射换热系数；步骤10：建立第二分析步骤；其中，所述第二分析步骤的分析时间的秒数为总时间除以所述换热面的总数，激活第二次提取的单元的换热面所在的集合或层的描述，不激活第一次提取的单元的换热面所在的集合或层的描述，循环操作，直到完成所有焊接过程的定义，建立生死单元的有限元模型。