[发明专利]一种针对ERW焊管焊缝区机械性能的预测方法

摘要

本发明公开一种针对ERW焊管焊缝区机械性能的预测方法，包括以下步骤利用ANSYS建模得到温度场；利用SYSWELD分析温度场得到组织场；更新参数重复计算得到数据库A；建立网络结构，用训练算法训练样本得到映射关系；取样进行拉伸试验，测得强度指标存入数据库B；合并经验关系式中的常系统，实验回归得到方程组；利用MATLAB建立机械性能预测系统用户界面。本发明通过ANSYS可对工厂各个焊接参数模拟；通过SYSWELD可对焊接后组织场实时检测；通过建立的ERW焊管焊缝区机械性能预测系统用户界面，仅需输入焊接相关参数，便可获得机械性能的预测值。本发明法操作简单快捷，可大幅度提高检测效率，降低生产成本，提高焊管成材率和质量。

主权项

一种针对ERW焊管焊缝区机械性能的预测方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：步骤1，利用ANSYS软件建模得到高频焊接之后的温度场，具体操作如下：利用ANSYS软件，使用工厂高频焊接过程中的工艺参数建立三维有限元模型，并进行网格划分，施加载荷和边界条件，确定分析类型，设置空间步长和时间步长，然后进行求解，保存求解结果，得到高频焊接之后的温度场；步骤2，利用SYSWELD软件分析温度场得到组织场，具体操作如下：利用SYSWELD软件对高频焊接之后的焊管焊缝区进行组织分析，首先根据工厂高频焊接过程中的工艺参数进行三维建模，划分网格，之后使用间接加载方法将步骤1中利用ANSYS软件模拟得到的温度场作为初始条件加载到SYSWELD软件中，编辑材料属性程序、空气对流程序，定义环境温度，以及对管体进行约束，设置时间步长和空间步长，保存模型，并将模型放入SOVE模块中进行计算，保存结果文件，然后进入后处理模块，取焊管完全冷却后的组织场为研究对象，分别得到铁素体含量VF，珠光体含量VP，贝氏体含量VB和铁素体晶粒大小dF；步骤3，重复步骤1～2，对多组工艺参数进行仿真模拟计算，得到不同工艺参数下对应的铁素体含量VF、珠光体含量VP、贝氏体含量VB和铁素体晶粒大小dF，建立并将数据存放在数据库A中；步骤4，建立网络结构，确立训练算法，训练样本，得到映射关系，具体操作如下：使用人工神经网络建立各个工艺参数和各组织百分比含量之间的关系，即建立网格结构，利用步骤3得到的数据库A中的数据作为训练样本，之后确立训练算法，使用建立的网络结构和所确立的训练算法对样本进行训练，从而得到各个工艺参数对铁素体含量VF，珠光体含量VP，贝氏体含量VB和铁素体晶粒大小dF的映射关系，以实现利用映射关系，通过工艺参数就能够对应的得到该工艺参数下铁素体含量VF、珠光体含量VP、贝氏体含量VB和铁素体晶粒大小dF的预测值；步骤5，取样进行拉伸实验，测得抗拉强度σb、屈服强度σs和延伸率δ，存入数据库B，具体操作如下：取不同工艺参数下工厂实际生产的焊管样本为实验对象，进行拉伸实验研究，分别得到不同工艺参数下焊管样本的抗拉强度σb、屈服强度σs和延伸率δ，将所得的拉伸实验结果对应的放入数据库A中，将新的数据库定义为数据库B；步骤6，合并经验关系式中的系数，实验回归确定常系数后得到方程组，具体操作如下：将现有的组织和力学性能之间的经验关系式中的系数进行合并，建立焊缝热影响区内的微观组织和力学性能的关系式，并利用步骤5中得到的数据库B进行实验回归，确定常系数，即得到抗拉强度σb、屈服强度σs和延伸率δ以及铁素体含量VF、珠光体含量VP、贝氏体含量VB、铁素体晶粒大小dF的方程组；步骤7，利用MATLAB软件建立机械性能预测系统用户界面，具体操作如下：根据步骤4得到的映射关系和步骤6得到的方程组，利用MATLAB软件进行编程，同时应用其GUI工具完成相关组件的布局和编制，开发ERW焊管焊缝区机械性能预测系统用户界面，在实际生产中通过ERW焊管焊缝区机械性能预测系统用户界面，实现焊管焊缝区机械性能的预测。