CN104820736B - 优化蜂窝圈生成顺序的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种优化蜂窝圈生成顺序的方法，所述方法包括：建立激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型，所述激光焊接蜂窝夹套包括上板和下板，所述上板和下板在经过激光焊接之后分别生成多个蜂窝圈；根据所述蜂窝圈的预设生成顺序定义所述热结构耦合分析模型中的参数；根据所述参数进行计算，得到所述蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值；根据所述间隙值对蜂窝圈的预设生成顺序进行优化，再次利用所述热结构耦合分析模型计算所述间隙值，直至优化后的间隙值落入预设范围内。采用本方法，能够省时省力的优化蜂窝圈的生成顺序，进而使得激光焊接蜂窝夹套中的夹套板受热膨胀间隙能够有效减小。此外还提供一种优化蜂窝圈生成顺序的装置。

Description

优化蜂窝圈生成顺序的方法和装置

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，特别是涉及一种优化蜂窝圈生成顺序的方法和装置。

背景技术

激光焊接蜂窝夹套的制造工艺与传统的模压式蜂窝夹套的制造工艺相比，具有诸多优点，例如：夹套板不需要压制、冲孔等预成型工艺；焊接速度快、焊接深度深、焊接变形小、热影响区小，焊缝质量高；其数控焊接设备能保证焊缝质量的稳定性、提高效率。

激光焊接蜂窝夹套的制造工艺有两个主要的步骤：(1)激光焊接生成蜂窝圈；(2)压力鼓胀。其中激光焊接生成的蜂窝圈的质量直接影响后期鼓胀成型的效果。在蜂窝圈的激光焊接过程中，易出现个别蜂窝圈焊缝焊接强度低，甚至出现虚焊的情况。进一步结合激光焊接机床的特性研究得出，虚焊主要是由于在激光焊接过程中，蜂窝夹套的夹套板受热膨胀变形使得上下板间隙增加、偏离激光焦点位置过大引起的。但是一般而言，当蜂窝夹套对应的目标产品的规格和性能确定时，激光功率、焊接速度、蜂窝尺寸、蜂窝夹套尺寸等均不可随意改变。因此，对于夹套板受热膨胀变形使得上板和下板间隙增加的问题，通常采用调整蜂窝圈生成顺序的方法。然而蜂窝圈的个数较多，有时达到几十甚至上百个，如何优化蜂窝圈的生成顺序成为了一项费时费力的工作。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种省时省力的优化蜂窝圈的生成顺序进而使得激光焊接蜂窝夹套中的夹套板受热膨胀间隙能够有效减小的优化蜂窝圈生成顺序的方法和装置。

一种优化蜂窝圈生成顺序的方法，所述方法包括：

建立激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型，所述激光焊接蜂窝夹套包括上板和下板，所述上板和下板在经过激光焊接之后分别生成多个蜂窝圈；

根据所述蜂窝圈的预设生成顺序定义所述热结构耦合分析模型中的参数；

根据所述参数进行计算，得到所述蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值；

根据所述间隙值对蜂窝圈的预设生成顺序进行优化，再次利用所述热结构耦合分析模型计算所述间隙值，直至优化后的间隙值落入预设范围内。

在其中一个实施例中，所述根据所述蜂窝圈的预设生成顺序定义所述热结构耦合分析模型中的参数的步骤包括：

根据所述蜂窝圈的预设生成顺序定义相应的分析步；

根据所述预设生成顺序施加热载荷至所述蜂窝圈区域；

根据所述预设生成顺序激活蜂窝圈处的上板和下板的连接关系。

在其中一个实施例中，所述分析步包括焊接载荷步和空程载荷步；所述根据所述蜂窝圈的预设生成顺序定义相应的分析步的步骤包括：

根据所述预设生成顺序定义焊接载荷步；

根据所述预设生成顺序定义空程载荷步，所述空程载荷步在对应的焊接载荷步之后执行。

在其中一个实施例中，所述热结构耦合分析模型中包括热源模型，所述根据所述预设生成顺序施加热载荷至所述蜂窝圈区域的步骤包括：

根据所述预设生成顺序定义与所述蜂窝圈对应的热载荷；

根据所述热源模型计算所述热载荷的值；

将计算得到的热载荷的值在所述焊接载荷步对应的载荷步时间内施加到对应的蜂窝圈区域。

在其中一个实施例中，在所述根据所述间隙值对蜂窝圈的生成顺序进行优化的步骤之后，还包括：

将所有蜂窝圈按照优化后的生成顺序拟合为至少一条曲线。

一种优化蜂窝圈生成顺序的装置，所述装置包括：

模型建立模块，用于建立激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型，所述激光焊接蜂窝夹套包括上板和下板，所述上板和下板在经过激光焊接之后分别生成多个蜂窝圈；

参数定义模块，用于根据所述蜂窝圈的预设生成顺序定义所述热结构耦合分析模型中的参数；

间隙值计算模块，用于根据所述参数进行计算，得到所述蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值；

优化模块，用于根据所述间隙值对蜂窝圈的预设生成顺序进行优化，再次利用所述热结构耦合分析模型计算所述间隙值，直至优化后的间隙值落入预设范围内。

在其中一个实施例中，所述参数定义模块包括：

分析步定义模块，用于根据所述蜂窝圈的预设生成顺序定义相应的分析步；

热载荷施加模块，用于根据所述预设生成顺序施加热载荷至所述蜂窝圈区域；

连接关系激活模块，用于根据所述预设生成顺序激活蜂窝圈处的上板和下板的连接关系。

在其中一个实施例中，所述分析步包括焊接载荷步和空程载荷步；所述分析步定义模块包括：

焊接载荷步定义模块，用于根据所述预设生成顺序定义焊接载荷步；

空程载荷步定义模块，用于根据所述预设生成顺序定义空程载荷步，所述空程载荷步在对应的焊接载荷步之后执行。

在其中一个实施例中，所述热结构耦合分析模型中包括热源模型，所述热载荷施加模块包括：

热载荷定义模块，用于根据所述预设生成顺序定义与所述蜂窝圈对应的热载荷；

热载荷计算模块，用于根据所述热源模型计算所述热载荷的值；

热载荷施加模块，用于将计算得到的热载荷的值在所述焊接载荷步对应的载荷步时间内施加到对应的蜂窝圈区域。

在其中一个实施例中，所述装置还包括：

拟合模块，用于将所有蜂窝圈按照优化后的生成顺序拟合为至少一条曲线。

上述优化蜂窝圈生成顺序的方法和装置，建立激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型，激光焊接蜂窝夹套包括上板和下板，上板和下板在经过激光焊接之后分别生成多个蜂窝圈；根据蜂窝圈的预设生成顺序定义热结构耦合分析模型中的参数；根据参数进行计算，得到蜂窝圈处的上板和下板在即将进行激光焊接时的间隙值；根据间隙值对蜂窝圈的预设生成顺序进行优化，再次利用热结构耦合分析模型计算间隙值，直至优化后的间隙值落入预设范围内。由于激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型中的参数根据蜂窝圈的预设生成顺序来进行定义，对参数进行计算能够得到蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值，因此通过对蜂窝夹套生成顺序进行多次调整，并通过该热结构耦合分析模型能够多次计算蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值，由此实现了省时省力的优化了激光焊接蜂窝夹套中的蜂窝圈的生成顺序，有效减少了实际激光焊接工艺的试制次数。而且优化后的间隙值能够落入预设范围内，进而有效减小了激光焊接蜂窝夹套中的夹套板受热膨胀间隙，进一步减少了焊缝强度低、虚焊等缺陷的发生。

附图说明

图1为一个实施例中优化蜂窝圈生成顺序方法的流程图；

图2为一个实施例中激光焊接蜂窝夹套的三维几何模型的示意图；

图3为一个实施例中三维几何模型中蜂窝圈的分布示意图；

图4为一个实施例中不锈钢弹性模量随温度变化曲线图；

图5为一个实施例中三维几何模型中网格划分的示意图；

图6为一个实施例中三维几何模型中的固定约束的边界条件的示意图；

图7为一个实施例中初始的预设生成顺序的示意图；

图8为一个实施例中编号为53的蜂窝圈在即将焊接时上板和下板位移变形云图；

图9为一个实施例中优化后的生成顺序示意图；

图10为一个实施例中优化蜂窝圈生成顺序装置的结构示意图；

图11为一个实施例中参数定义模块的结构示意图；

图12为一个实施例中分析步定义模块的结构示意图；

图13为一个实施例中热载荷施加模块的结构示意图；

图14为另一个实施例中优化蜂窝圈生成顺序装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种优化蜂窝圈生成顺序的方法，所述方法包括：

步骤102，建立激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型，激光焊接蜂窝夹套包括上板和下板，上板和下板在经过激光焊接之后分别生成多个蜂窝圈。

建立激光焊接蜂窝夹套的三维几何模型，三维几何模型中包括上板、下板作为激光焊接蜂窝夹套的夹套版，其中上板和下板在经过激光焊接之后分别生成多个蜂窝圈。具体的可采用有限元分析软件根据实际所需的激光焊接蜂窝夹套的上板和下板的尺寸和厚度来建立如图2所示的激光焊接蜂窝夹套的三维几何模型。根据实际激光焊接所需的蜂窝圈的直径及数量，在上板和下板上分别划分和蜂窝圈尺寸、数量对应的圆圈形焊缝区域。蜂窝圈的分布如图3所示。本申请中采用的焊接方式为激光焊接，也可简称为焊接。

在该三维几何模型中分别定义上板和下板的连接关系、材料属性以及该三维几何模型中所需的热源模型。首先，定义每个蜂窝圈处的上板和下板的连接关系。优选的，将每个蜂窝圈处的上板和下板的连接关系定义为tie连接关系(有限元分析软件中的一种连接关系)。tie连接关系是指上板和下板刚性连接，所连接的区域也就是实际焊接的区域不发生相对运动和变形。在将所有的蜂窝圈处的连接关系定义完之后，采用有限元分析软件利用生死单元法杀死所有蜂窝圈区域内的单元。单元是指利用有限元分析软件建立的有限元模型中的单元。该三维几何模型在完成所有定义后得到的模型即为有限元模型。被生死单元法杀死的tie连接的单元又称作生死单元。将蜂窝圈处区域定义为蜂窝圈区域单元。将上板和下板的结合面中除了蜂窝圈处区域以外的区域定义为接触关系，具体的，是将上板的下表面与下板的上表面的结合面中除了蜂窝圈处区域以外的区域定义为接触关系。定义接触关系包括定义接触属性，如切向行为、法向行为等，并将接触属性指定给上板和下板结合面中除了蜂窝圈处区域以外的区域。具体的，可采用有限元分析软件对接触关系进行定义。其次，定义该三维几何模型中的上板和下板的材料属性。材料属性随温度变化，温度的范围一般为从常温至熔点。上板和下板选用不锈钢材料，从常温至高温的材料属性，包括密度、弹性模量、泊松比、塑性、热传导系数、热膨胀系数、比热、潜热等。以弹性模量为例，不锈钢弹性模量随温度变化曲线如图4所示。在定义上板和下板的弹性模型时，随着温度的上升，弹性模量值逐渐下降。再次，对该三维几何模型所需的热源模型进行定义。优选的，热源模型采用双椭球体热源模型。

对该三维几何模型中的上板和下板上分别划分网格，对于网格划分的标准在此并不做限定。由于该三维几何模型中的上板和下板的几何形状比较规则，可在上板和下板上划分六面体网格。由于蜂窝圈附近的温度较高，温度梯度变化大，对蜂窝圈附近和蜂窝圈处的六面体网格进行细化，即将蜂窝圈附近和蜂窝圈处的六面体网格划分为多个较小的六面体网格。如图5所示，为网格划分的示意图。对网格定义单元属性，优选的，将网格的单元属性定义为二阶耦合分析单元。

定义三维几何模型对应的边界条件，边界条件包括固定约束的边界条件和热分析的边界条件。固定约束的边界条件根据实际焊接时激光焊接蜂窝夹套被压紧的情况来进行定义。如图6所示，为三维模型中的固定约束的边界条件的示意图，其中圆圈中标识出的区域为固定约束区域。三维模型中的三个方向分别用x、y、z来表示，固定约束的边界条件即是在x、y、z三个方向上的位移为0，由此对三维模型进行固定约束。热分析的边界条件包括温度、上板上表面辐射边界黑度系数和下板下表面对流系数。热分析的边界条件中的温度包括上板和下板的初始温度和激光焊接蜂窝夹套所处的环境温度，其中初始温度可以根据实际焊接工艺来确定。上板上表面辐射边界黑度系数的范围为0.1～1，辐射外界温度可以与环境温度相当。在实际焊接过程中下板上设有水冷装置，因此下板下表面对流系数的范围在1～1000W/m²·k。

通过上述过程，由此建立起了激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型。

步骤104，根据蜂窝圈的预设生成顺序定义热结构耦合分析模型中的参数。

在建立起的激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型中设有相应的参数。这些参数包括与蜂窝圈对应的分析步、热载荷，其中分析步又包括焊接载荷步和空程载荷步。根据蜂窝圈的预设生成顺序分别定义焊接载荷步、空程载荷步、热载荷。另外，还需要根据蜂窝圈的预设生成顺序定义蜂窝圈处的上板和下板连接关系的激活顺序。

步骤106，根据参数进行计算，得到蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值。

根据已定义的参数，获取每个蜂窝圈在即将进行激光焊接时，蜂窝圈处的上板和下板的相对变形值，也就是蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值，可以用δ来表示。

步骤108，根据间隙值对蜂窝圈的预设生成顺序进行优化，再次利用热结构耦合分析模型计算间隙值，直至优化后的间隙值落入预设范围内。

若计算得到的间隙值较大，未能落入预设范围内，则表示热结构耦合分析模型中的参数所用到的预设生成顺序不符合焊接工艺的要求。为了能够减小各个蜂窝圈处的间隙值，即δ值，需要对蜂窝圈的生成顺序进行优化。优化的方法可以是对蜂窝圈沿着直线进行焊接调整为对蜂窝圈沿着曲线进行焊接。将优化后的蜂窝圈的生成顺序再次对该热结构耦合分析模型中的参数进行定义，并再次计算优化后的每个蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值。蜂窝圈的生成顺序可以进行多次优化，并可多次利用该热结构耦合分析模型来计算优化后的间隙值，直到优化后的间隙值落入预设范围内。

本实施例中，建立激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型，激光焊接蜂窝夹套包括上板和下板，上板和下板在经过激光焊接之后分别生成多个蜂窝圈；根据蜂窝圈的预设生成顺序定义热结构耦合分析模型中的参数；根据参数进行计算，得到蜂窝圈处的上板和下板在即将进行激光焊接时的间隙值；根据间隙值对蜂窝圈的预设生成顺序进行优化，再次利用热结构耦合分析模型计算间隙值，直至优化后的间隙值落入预设范围内。由于激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型中的参数根据蜂窝圈的预设生成顺序来进行定义，对参数进行计算能够得到蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值，因此通过对蜂窝夹套生成顺序进行多次调整，并通过该热结构耦合分析模型能够多次计算蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值，由此实现了省时省力的优化了激光焊接蜂窝夹套中的蜂窝圈的生成顺序，有效减少了实际激光焊接工艺的试制次数。而且优化后的间隙值能够落入预设范围内，进而有效减小了激光焊接蜂窝夹套中的夹套板受热膨胀间隙，进一步减少了焊缝强度低、虚焊等缺陷的发生。

在一个实施例中，根据蜂窝圈的预设生成顺序定义热结构耦合分析模型中的参数的步骤包括：根据蜂窝圈定义相应的分析步；根据预设生成顺序施加热载荷至蜂窝圈区域；根据预设生成顺序激活蜂窝圈处的上板和下板的连接关系。

本实施例中，根据激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型中的蜂窝圈的数量来定义分析步。分析步的数量是蜂窝圈的数量的整数倍。优选的，分析步的数量为蜂窝圈的数量的2倍。在其中一个实施例中，分析步包括焊接载荷步和空程载荷步；根据蜂窝圈的预设生成顺序定义相应的分析步的步骤包括：根据预设生成顺序定义焊接载荷步；根据预设生成顺序定义空程载荷步，空程载荷步在对应的焊接载荷步之后执行。考虑到激光焊头每焊完一个蜂窝圈之后，需要一个空程时间才运行至下一个蜂窝圈处，在利用热结构耦合分析模型模拟激光焊接时每个焊接载荷步后需增加一个空程载荷步，因此分析步的数量为蜂窝圈的2倍。因此，分析步包括焊接载荷步和空程载荷步，焊接载荷步和空程载荷步分别具有对应的载荷步时间。其中焊接载荷步对应的载荷步时间为一个蜂窝圈焊缝焊接的时间，空程载荷步对应的载荷步时间为两个蜂窝圈焊接的间隔时间。即在上一个空程载荷步执行的最后时刻，也就是下一个蜂窝圈即将焊接的时刻。焊接载荷步对应的载荷步时间可以大于空程载荷步对应的载荷步时间，也可以小于空程载荷步对应的载荷步时间。具体的焊接载荷步对应的载荷步时间与空程载荷步对应的载荷步时间根据实际焊接工艺而定。对每个蜂窝圈而言，在焊接载荷步对应的载荷步时间内执行焊接载荷步，紧接着在空程载荷步对应的载荷步时间内执行空程载荷步。焊接载荷步与空程载荷步分别根据蜂窝圈的预设生成顺序进行定义。由此确保利用热结构耦合分析模型模拟出的每个蜂窝圈能够按照预设生成顺序进行焊接。

例如，激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型中有23个蜂窝圈，则可定义46个分析步，分析步根据蜂窝圈的预设生成顺序设有相应的编号1、2、…46。其中奇数步(1、3、5…45)可定义为焊接载荷步，偶数步(2、4、6…46)可定义为空程载荷步。焊接载荷步对应的载荷步时间为1.18s，空程载荷步对应的载荷步时间为0.15s。编号为1的焊接载荷步对应的是第1个进行焊接的蜂窝圈。编号为2的空程载荷步对应的也是第1个进行焊接的蜂窝圈。也就是在1.18s时间内对第1需要焊接的蜂窝圈执行焊接载荷步，焊接载荷步执行完毕后，紧接着在0.15s的时间内执行空程载荷步。

在其中一个实施例中，热结构耦合分析模型中包括热源模型，根据预设生成顺序施加热载荷至蜂窝圈区域的步骤包括：根据预设生成顺序定义与蜂窝圈对应的热载荷；根据热源模型计算热载荷的值；将计算得到的热载荷的值在焊接载荷步对应的载荷步时间内施加到对应的蜂窝圈区域。

本实施例中，根据激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型中的蜂窝圈的预设生成顺序定义与蜂窝圈对应的热载荷。热载荷是指在执行焊接载荷步时对蜂窝圈施加的热量，相当于对蜂窝圈进行实际焊接时由热源输入的热量。也就是，每个蜂窝圈都具有对应的焊接载荷步，每个焊接载荷步都具有一一对应的热载荷。每个热载荷仅在相应的焊接载荷步对应的载荷步时间内生效一次。热载荷的施加区域为焊接载荷步对应的蜂窝圈区域，具体的，是蜂窝圈区域内的所有单元。由于热结构耦合分析模型采用有限元分析软件来建立，即有限元模型中的有限元单元。热载荷的大小根据热结构耦合分析模型中已定义的热源模型来进行计算。优选的，热源模型为双椭球体热源模型。体热源分布公式为：

上式中q_v为体热源即热载荷，Q为体热源功率，a、b、c为椭球形状参数，x、y、z为坐标，x₀、y₀、z₀分别为各个蜂窝圈区域的上表面圆心的坐标。

将计算得到的热载荷值在焊接载荷步对应的时间内按照蜂窝圈的预设生成顺序依次施加在蜂窝圈区域内的所有单元上。即相当于按照蜂窝圈的预设生成顺序对每个蜂窝圈施加实际焊接时所需的热量。

进一步的，根据蜂窝圈的预设生成顺序定义蜂窝圈处的上板和下板的连接关系的激活顺序。具体的，并不是直接激活上板和下板的连接关系，而是首先激活之前被杀死的窝圈区域内的单元，具体的，首先被激活的是之前被杀死的生死单元。窝圈区域内的单元被激活之后，随即每个蜂窝圈处的上板和下板的连接关系也就被激活了。按照蜂窝圈的预设生成顺序定义之前被杀死的生死单元的激活顺序，由此使得蜂窝圈处的上板和下板的连接关系按照蜂窝圈的预设生成顺序逐一激活，激活顺序与施加热载荷的顺序完全一致。由此确保每个蜂窝圈在施加热载荷的过程能够真实反映出蜂窝圈在实际焊接过程中的状态。从而进一步确保了所计算的间隙值的准确性。

在一个实施例中，在根据间隙值对蜂窝圈的生成顺序进行优化的步骤之后，还包括：将所有蜂窝圈按照优化后的生成顺序拟合为至少一条曲线。

本实施例中，将生成的蜂窝圈按照行和列进行编号。初始的预设生成顺序如图7所示，也就是逐列依次进行焊接，相应的逐列依次生成蜂窝圈。具体的，从最右侧的一列依次向左侧进行焊接，每列按照从上往下的顺序依次对上板和下板进行焊接。将每个蜂窝圈视为一个点，由此能够将蜂窝圈按照初始的预设生成顺序拟合为多条直线。列的序号从最右至左依次为1、2、3、4、5。行的序号从上至下依次为1、2、3、4、5、6、7、8、9。按照行与列的序号为每个蜂窝圈进行编号。蜂窝圈的编号由行序号与列序号共同组成。例如，位于第1行第1列的蜂窝圈对应的编号为11，位于第5行第3列的蜂窝圈对应的编号为53。在蜂窝圈在即将焊接时，可根据蜂窝圈处的上板和下板位移变形云图得到该蜂窝圈处的间隙值。如图8所示，为编号为53的蜂窝圈在即将焊接时，上板和下板位移变形云图。以蜂窝圈的数量为23为例，计算得到的所有蜂窝圈处的间隙值如表一所示，间隙值单位为10^-5m。

表一：

从表一的结果中可以看出，在初始的预设生成顺序下，有一部分蜂窝圈处的间隙值非常大，如编号为53的蜂窝圈，其间隙值δ值已经达到14.4×10^-5m。

为了减小各蜂窝圈处的间隙值，需要对预设生成顺序进行调整，再次利用上述实施例中建立的热结构耦合分析模型来计算各蜂窝圈处的间隙值，直到计算出的间隙值落入预设范围内，由此实现对蜂窝圈生成顺序的优化。将每个蜂窝圈都视为一个点，将所有蜂窝圈按照优化后的生成顺序拟合为至少一条曲线。其中，可以拟合为一条曲线，也可拟合为多条曲线。优选的，以中心蜂窝圈为起点，逐渐向外扩展，将所有蜂窝圈按照优化后的生成顺序拟合为一条曲线。如图9所示，为一种优化后的生成顺序示意图，其中以编号为53的蜂窝圈为起点，以编号为13的蜂窝圈为终点。以蜂窝圈的编号来描述这一优化后的生成顺序：53—>44—>64—>62—>42—>33—>73—>84—>82—>22—>24—>15—>35—>55—>75—>95—>93—>91—>71—>51—>31—>11—>13。根据如图9所示的优化后的生成顺序计算得到所有蜂窝圈处的间隙值如表二所示，间隙值单位为10^-5m。

表二：

将表二与表一进行比较，可以明显看出，在优化后的生成顺序下，有效减小了大部分蜂窝圈处的间隙值。例如编号为44的蜂窝圈，其δ值由原先的14.0×10^-5m减小至4.2×10^-5m。由此在实际焊接时，激光焊接蜂窝夹套的上板和下板间隙能够明显减小，进而有效减少了虚焊缺陷的发生。

在一个实施例中，如图10所示，提供了一种优化蜂窝圈生成顺序的装置，该装置包括：模型建立模块1002、参数定义模块1004、间隙值计算模块1006和优化模块1008，其中：

模型建立模块1002，用于建立激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型，激光焊接蜂窝夹套包括上板和下板，上板和下板在经过激光焊接之后分别生成多个蜂窝圈。

参数定义模块1004，用于根据蜂窝圈的预设生成顺序定义热结构耦合分析模型中的参数。

间隙值计算模块1006，用于根据参数进行计算，得到蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值。

优化模块1008，用于根据间隙值对蜂窝圈的预设生成顺序进行优化，再次利用热结构耦合分析模型计算间隙值，直至优化后的间隙值落入预设范围内。

本实施例中，由于激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型中的参数根据蜂窝圈的预设生成顺序来进行定义，对参数进行计算能够得到蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值，因此通过对蜂窝夹套生成顺序进行多次调整，并通过该热结构耦合分析模型能够多次计算蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值，由此实现了省时省力的优化了激光焊接蜂窝夹套中的蜂窝圈的生成顺序，有效减少了实际激光焊接工艺的试制次数。而且优化后的间隙值能够落入预设范围内，进而有效减小了激光焊接蜂窝夹套中的夹套板受热膨胀间隙，进一步减少了焊缝强度低、虚焊等缺陷的发生。

在一个实施例中，如图11所示，参数定义模块1004包括：分析步定义模块1104、热载荷施加模块1124和连接关系激活模块1144，其中：

分析步定义模块1024，用于根据蜂窝圈的预设生成顺序定义相应的分析步。

热载荷施加模块1124，用于根据预设生成顺序施加热载荷至蜂窝圈区域。

连接关系激活模块1144，用于根据预设生成顺序激活蜂窝圈处的上板和下板的连接关系。

在其中一个实施例中，分析步包括焊接载荷步和空程载荷步；如图12所示，分析步定义模块1104包括：焊接载荷步定义模块1104a和空程载荷步定义模块1104b，其中：

焊接载荷步定义模块1104a，用于根据预设生成顺序定义焊接载荷步。

空程载荷步定义模块1104b，用于根据预设生成顺序定义空程载荷步，空程载荷步在对应的焊接载荷步之后执行。

在其中一个实施例中，热结构耦合分析模型中包括热源模型，如图13所示，热载荷施加模块1124包括：热载荷定义模块1124a、热载荷计算模块1124b和热载荷施加模块1124c，其中：

热载荷定义模块1124a，用于根据所述预设生成顺序定义与所述蜂窝圈对应的热载荷；

热载荷计算模块1124b，用于根据所述热源模型计算所述热载荷的值；

热载荷施加模块1124c，用于将计算得到的热载荷的值在所述焊接载荷步对应的载荷步时间内施加到对应的蜂窝圈区域。

在一个实施例中，如图14所示，该装置还包括：拟合模块1010，用于将所有蜂窝圈按照优化后的生成顺序拟合为至少一条曲线。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种优化蜂窝圈生成顺序的方法，所述方法包括：

建立激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型，所述激光焊接蜂窝夹套包括上板和下板，所述上板和下板在经过激光焊接之后分别生成多个蜂窝圈；

根据所述蜂窝圈的预设生成顺序定义所述热结构耦合分析模型中的参数,包括：根据所述蜂窝圈的预设生成顺序定义相应的分析步；根据所述预设生成顺序施加热载荷至所述蜂窝圈区域；根据所述预设生成顺序激活蜂窝圈处的上板和下板的连接关系；

根据所述参数进行计算，得到所述蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值；

根据所述间隙值对蜂窝圈的预设生成顺序进行优化，再次利用所述热结构耦合分析模型计算所述间隙值，直至优化后的间隙值落入预设范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分析步包括焊接载荷步和空程载荷步；所述根据所述蜂窝圈的预设生成顺序定义相应的分析步的步骤包括：

根据所述预设生成顺序定义焊接载荷步；

根据所述预设生成顺序定义空程载荷步，所述空程载荷步在对应的焊接载荷步之后执行。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述热结构耦合分析模型中包括热源模型，所述根据所述预设生成顺序施加热载荷至所述蜂窝圈区域的步骤包括：

根据所述预设生成顺序定义与所述蜂窝圈对应的热载荷；

根据所述热源模型计算所述热载荷的值；

将计算得到的热载荷的值在所述焊接载荷步对应的载荷步时间内施加到对应的蜂窝圈区域。

4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在所述根据所述间隙值对蜂窝圈的生成顺序进行优化的步骤之后，还包括：

将所有蜂窝圈按照优化后的生成顺序拟合为至少一条曲线。

5.一种优化蜂窝圈生成顺序的装置，其特征在于，所述装置包括：

模型建立模块，用于建立激光焊接蜂窝夹套的热结构耦合分析模型，所述激光焊接蜂窝夹套包括上板和下板，所述上板和下板在经过激光焊接之后分别生成多个蜂窝圈；

参数定义模块，用于根据所述蜂窝圈的预设生成顺序定义所述热结构耦合分析模型中的参数；所述参数定义模块包括：分析步定义模块，用于根据所述蜂窝圈的预设生成顺序定义相应的分析步；热载荷施加模块，用于根据所述预设生成顺序施加热载荷至所述蜂窝圈区域；连接关系激活模块，用于根据所述预设生成顺序激活蜂窝圈处的上板和下板的连接关系；

间隙值计算模块，用于根据所述参数进行计算，得到所述蜂窝圈处的上板和下板在即将焊接时的间隙值；

优化模块，用于根据所述间隙值对蜂窝圈的预设生成顺序进行优化，再次利用所述热结构耦合分析模型计算所述间隙值，直至优化后的间隙值落入预设范围内。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述分析步包括焊接载荷步和空程载荷步；所述分析步定义模块包括：

焊接载荷步定义模块，用于根据所述预设生成顺序定义焊接载荷步；

空程载荷步定义模块，用于根据所述预设生成顺序定义空程载荷步，所述空程载荷步在对应的焊接载荷步之后执行。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述热结构耦合分析模型中包括热源模型，所述热载荷施加模块包括：

热载荷定义模块，用于根据所述预设生成顺序定义与所述蜂窝圈对应的热载荷；

热载荷计算模块，用于根据所述热源模型计算所述热载荷的值；

热载荷施加模块，用于将计算得到的热载荷的值在所述焊接载荷步对应的载荷步时间内施加到对应的蜂窝圈区域。

8.根据权利要求5-7任一项所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

拟合模块，用于将所有蜂窝圈按照优化后的生成顺序拟合为至少一条曲线。