[发明专利]超大结构的焊接残余应力及变形的集成计算方法

摘要

本发明提供了一种超大结构的焊接残余应力及变形的集成计算方法，依据超大结构制造顺序对各部件进行排序，再依据各部件的焊接工艺规范、顺序及方式，对各部件焊接接头进行排序；依据不同焊接接头厚度、类型、坡口形式进行分类；针对各类型的焊接接头，建立与实际超大结构的焊接接头尺寸相同的焊接接头等效试样，采用等效热源法，模拟各类型焊接接头等效试样的残余应力分布，得到各部件焊接接头的焊缝和热影响区的残余应力大小，从而推测得到超大结构的整体残余应力分布；依据各部件焊接接头等效试样所在位置，将所获得的接头内在原始应变作为初始应变，导入到超大结构的壳单元整体模型上，进行弹性有限元计算，最终得到整个超大结构的变形分布。

主权项

1.一种超大结构的焊接残余应力及变形的集成计算方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)依据超大结构的制造顺序对超大结构各部件的制造顺序进行排序，再依据各部件的焊接工艺规范、焊接顺序及焊接方式，对各部件的焊接接头进行排序；(2)将超大结构各部件的焊接接头依据不同焊接接头厚度、接头类型、坡口形式进行分类，将同一接头厚度、接头类型、坡口形式划分为一类，并对每一类型分别进行标记；(3)针对每一类型的焊接接头，建立与实际超大结构的焊接接头尺寸相同的焊接接头等效试样，采用等效热源法，模拟每一类型焊接接头等效试样的残余应力分布，得到各部件焊接接头的焊缝和热影响区的残余应力大小；所述等效热源法为：将焊接接头等效试样的某几道焊缝简化为一道焊缝，针对于每一道焊缝，将其划分为若干段，对每一段施加瞬时热源，通过对每一段热源的加载来实现焊接热源的移动过程，用以避免编译焊接移动子程序带来的困难；(4)有效性验证：针对每一类型的焊接接头，采用与实际超大结构相同的焊接工艺加工焊接接头等效试样，利用压痕法对焊接接头等效试样的接头焊缝和热影响的焊接残余应力进行测试，并与步骤(3)所得的模拟结果进行对比，验证等效热源法模拟的残余应力的有效性；(5)针对不同类型的焊接接头，通过重复步骤(3)至步骤(4)，最后得到各部件的焊接接头等效试样的残余应力分布规律，依据各部件的焊接接头等效试样的残余应力分布规律推测得到超大结构的整体残余应力分布；(6)依据各不同类型的焊接接头等效试样各个方向的变形，得到其接头内在原始应变；(7)依据实际超大结构尺寸，建立超大结构的几何模型，超大结构焊缝和筒体均采用壳单元，即壳单元整体模型，在焊缝及其周围区域焊缝尺寸较小，远离其区域网格划分较密；(8)依据超大结构各部件每一处焊接接头等效试样所在位置，将前述所获得的接头内在原始应变作为初始应变，导入到超大结构的壳单元整体模型上，进行弹性有限元计算，最终得到整个超大结构的变形分布。