[发明专利]基于焊缝图像提取拟合的焊接应力变形预测方法及系统

摘要

本发明公开了一种基于焊缝图像提取拟合的焊接应力变形预测方法及系统，属于焊接加工领域，该方法包括：步骤1，基于焊缝图像获得轮廓线，拟合成函数曲线；步骤2，基于函数曲线建立焊缝形貌的三维几何模型，在该三维几何模型中划分温度场单元，设定焊接材料的热物性参数、热输入及边界加载量，从而获得瞬态温度场；步骤3，从三维几何模型中选择应力场单元，设定焊接材料的力学物性参数，并将瞬态温度场的参数加载到应力场单元对应的节点上，得到瞬态应力和变形分布。本发明的系统包括执行如上方法的模块。本发明通过图像提取及拟合精确模拟温度场，有效解决非均匀温度场模拟精度差问题，保障焊接过程应力变形的准确模拟计算。

主权项

1.一种基于焊缝图像提取拟合的焊接应力变形预测方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：基于焊缝实际形貌获得焊缝图像，从中提取焊缝区与母材区交界处的轮廓线，并将该交界处的轮廓线拟合成函数曲线；步骤2：基于步骤1得到的函数曲线建立焊缝形貌的三维几何模型，在该三维几何模型中划分温度场单元，设定焊接材料的热物性参数、热输入及边界加载量，从而获得瞬态温度场；包括如下子步骤：2.1根据焊接试样实际尺寸和焊缝轮廓线拟合函数，构建焊缝形貌的三维几何模型，并划分单元网格；2.2从步骤2.1的单元网格中选择具有一个温度自由度的温度场单元，在温度场单元中定义材料的热物性参数，并在焊缝轮廓线以内的焊缝区域加载平均热流密度，获得瞬态温度场以及温度场单元在每个时间增量步内的各节点温度；步骤3：从步骤2建立的三维几何模型中选择应力场单元，设定焊接材料的力学物性参数，并将瞬态温度场的参数加载到应力场单元对应的节点上，得到瞬态应力和变形分布；包括如下子步骤：3.1从步骤2.1的网格中选择具有三个位移自由度的应力场单元；3.2在步骤3.1的应力场单元中定义材料的力学物性参数，在三维几何模型中定义避免发生刚性位移的几何约束；3.3将温度场单元在每个时间增量步内的各节点温度加载到对应的应力场单元的各节点上，获得焊接过程的瞬态应力和变形分布。