CN109086549A - 一种焊接结构仿真系统及仿真方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种焊接结构仿真系统及仿真方法，系统包括：仿真准备模块、仿真前处理模块集以及仿真求解模块；其中：仿真准备模块，用于配置仿真参数，其中，仿真准备模块依据封装仿真所需的配置文件而生成；仿真前处理模块集，用于基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型，其中，仿真前处理模块集依据封装几何模型处理过程而生成；仿真求解模块，用于基于仿真准备模块和仿真前处理模块集生成仿真结果，其中，仿真求解模块依据封装仿真求解过程而生成。本申请能够针对焊接结构，将仿真过程从处理流程的角度布局仿真模块，将仿真工作中重复性高的人机交互操作进行封装，使仿真操作模块化，进而提升了焊接结构的仿真效率。

Description

一种焊接结构仿真系统及仿真方法

技术领域

本申请涉及仿真处理技术领域，特别涉及一种焊接结构仿真系统及仿真方法。

背景技术

目前，焊接结构在铁路车体产品中占据了较大的比重。例如，面向铁路货车装备中的各类货车车体、转向架架构、特种集装箱、起重机等焊接类结构。

为了得到较好的焊接结构的设计方案，在焊接结构的设计过程中，往往需要反复的对设计的焊接结构进行仿真。目前，在对焊接结构进行仿真时，通常直接采用传统的商业仿真软件进行仿真。由于传统的商业仿真软件行业针对性较差，在焊接结构的仿真过程中，重复性的人机交互动作较多，因此仿真效率较低。

由此可以看出，如何有效的提高焊接结构的仿真效率，是一项亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供一种焊接结构仿真系统，能够针对焊接结构，将仿真过程从处理流程的角度布局仿真模块，将仿真工作中重复性高的人机交互操作进行封装，使仿真操作模块化，进而提升了焊接结构的仿真效率。

本申请提供了一种焊接结构仿真系统，包括：仿真准备模块、仿真前处理模块集以及仿真求解模块；其中：

所述仿真准备模块，用于配置仿真参数，其中，所述仿真准备模块依据封装仿真所需的配置文件而生成；

所述仿真前处理模块集，用于基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型，其中，所述仿真前处理模块集依据封装几何模型处理过程而生成；

所述仿真求解模块，用于基于所述仿真准备模块和所述仿真前处理模块集生成仿真结果，其中，所述仿真求解模块依据封装仿真求解过程而生成。

优选地，所述仿真前处理模块集包括：

仿真几何模型生成模块，用于基于所述焊接结构的几何模型生成所述焊接结构的仿真几何模型；

仿真网格模型生成模块，用于基于所述仿真几何模型生成所述仿真网格模型；

边界条件定义模块，用于定义所述仿真网格模型的边界条件。

优选地，所述仿真几何模型生成模块包括：中面操作子模块和设置子模块，其中：

所述中面操作子模块，用于对所述焊接结构的几何模型进行中面抽取处理；

所述设置子模块，用于设置所述焊接结构的几何模型部件的特征信息。

优选地，所述仿真网格模型生成模块包括：网格子模块和焊缝网格子模块，其中：

所述网格子模块，用于对所述仿真几何模型进行网格处理；

所述焊缝网格子模块，用于对所述仿真几何模型的焊缝进行网格处理。

优选地，所述边界条件定义模块包括：载荷定义子模块和边界条件区创建子模块，其中：

所述载荷定义子模块，用于定义所述仿真网格模型的载荷；

所述边界条件区创建子模块，用于定义所述仿真网格模型的边界条件。

优选地，所述仿真求解模块包括：

后处理子模块，用于基于所述仿真准备模块和所述载荷定义子模块，将单载荷仿真结果合成为多载荷仿真结果。

优选地，所述的系统还包括：

测量工具模块，用于对所述焊接结构的几何模型进行几何测量生成几何测量结果，其中，所述几何测量结果用于设置所述焊接结构的几何模型部件的特征信息。

优选地，所述的系统还包括：

仿真报告模块，基于所述仿真结果生成仿真报告，其中，所述仿真报告模块依据封装不同类型的仿真报告而生成。

一种焊接结构仿真方法，包括：

配置仿真参数；

基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型；

基于所述仿真参数和所述仿真网格模型生成仿真结果。

优选地，所述的方法还包括：

基于所述仿真结果生成仿真报告。

由以上方案可知，本申请提供的一种焊接结构仿真系统，包括仿真准备模块、仿真前处理模块集以及仿真求解模块，在布局仿真模块时，从仿真的处理流程出发，将仿真的仿真参数的配置，统一集中在仿真准备模块中实现；将基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型的过程，集中在仿真前处理模块集中实现；将基于仿真准备模块和仿真前处理模块集生成仿真结果的过程，集中在仿真求解模块中实现；实现了将仿真工作中重复性高的人机交互操作进行封装，减少了仿真过程中的人机交互操作，进而提升了焊接结构的仿真效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一公开的一种焊接结构仿真系统的结构示意图；

图2为本申请实施例二公开的一种焊接结构仿真系统的结构示意图；

图3为本申请实施例三公开的一种焊接结构仿真系统的结构示意图；

图4为本申请实施例四公开的一种焊接结构仿真方法的流程图；

图5为本申请实施例五公开的一种焊接结构仿真方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1所示，为本申请实施例一公开的一种焊接结构仿真系统的结构示意图，所述焊接结构仿真系统可以包括：仿真准备模块101、仿真前处理模块集102以及仿真求解模块103；其中：

仿真准备模块101，用于配置仿真参数，其中，仿真准备模块101依据封装仿真所需的配置文件而生成；

在仿真过程中，依据封装仿真所需的配置文件生成仿真准备模块101，例如，将材料导入模块、车体仿真配置模块等进行封装，生成仿真准备模块101。然后，通过仿真准备模块101配置焊接结构仿真所需的仿真参数，例如配置焊接结构的材料参数、车体参数等。通过将仿真参数的配置集中通过仿真准备模块101实现，能够减少仿真参数配置过程中的一些重复性的人机交互操作，即，在仿真过程中无需反复的对一个仿真参数进行重复配置，在仿真过程中只需要调用仿真准备模块101中配置仿真参数即可。

仿真前处理模块集102，用于基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型，其中，仿真前处理模块集102依据封装几何模型处理过程而生成；

在仿真过程中，依据封装焊接结构几何模型的处理过程生成仿真前处理模块集102，能够实现在基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型时，集中在仿真前处理模块集102中完成。

仿真求解模块103，用于基于仿真准备模块101和仿真前处理模块集102生成仿真结果，其中，仿真求解模块103依据封装仿真求解过程而生成。

在仿真求解过程中，依据封装仿真求解过程生成仿真求解模块103，能够实现所有基于仿真准备模块101和仿真前处理模块集102生成仿真结果在仿真求解模块103中实现。

综上所述，在上述实施例中，在布局仿真模块时，从仿真的处理流程出发，将仿真的仿真参数的配置，统一集中在仿真准备模块中实现；将基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型的过程，集中在仿真前处理模块集中实现；将基于仿真准备模块和仿真前处理模块集生成仿真结果的过程，集中在仿真求解模块中实现；实现了将仿真工作中重复性高的人机交互操作进行封装，减少了仿真过程中的人机交互操作，进而提升了焊接结构的仿真效率。

如图2所示，为本申请实施例二公开的一种焊接结构仿真系统的结构示意图，所述焊接结构仿真系统可以包括：仿真准备模块201、仿真几何模型生成模块202、仿真网格模型生成模块203、边界条件定义模块204，以及仿真求解模块205，其中：

仿真准备模块201，用于配置仿真参数，其中，仿真准备模块201依据封装仿真所需的配置文件而生成；

在仿真过程中，依据封装仿真所需的配置文件生成仿真准备模块201，例如，将材料导入模块、车体仿真配置模块等进行封装，生成仿真准备模块201。然后，通过仿真准备模块201配置焊接结构仿真所需的仿真参数，例如配置焊接结构的材料参数、车体参数等。通过将仿真参数的配置集中通过仿真准备模块201实现，能够减少仿真参数配置过程中的一些重复性的人机交互操作，即，在仿真过程中无需反复的对一个仿真参数进行重复配置，在仿真过程中只需要调用仿真准备模块201中配置仿真参数即可。

仿真几何模型生成模块202，用于基于焊接结构的几何模型生成焊接结构的仿真几何模型；

在仿真过程中，通过仿真几何模型生成模块202将焊接结构的几何模型处理为焊接结构的仿真几何模型。能够将仿真几何模型的生成过程全部封装在仿真几何模型生成模块202中，有效减少了在生成仿真几何模型过程中的一些重复性的人机交互操作。

仿真网格模型生成模块203，用于基于仿真几何模型生成仿真网格模型；

然后，通过仿真网格模型生成模块203将仿真几何模型生成模块202生成的仿真几何模型处理为仿真网格模型。能够将仿真网格模型的生成过程全部封装在仿真网格模型生成模块203中，有效减少了在生成仿真网格模型过程中的一些重复性的人机交互操作。

边界条件定义模块204，用于定义仿真网格模型的边界条件；

通过边界条件定义模块204对仿真网格模型生成模块203生成的仿真网格模型进行边界条件的定义。能够使得仿真网格模型边界条件的定义过程集中在边界条件定义模块204中实现，有效减少了再定义仿真网格模型边界条件过程中的一些重复性的人机交互操作。

仿真求解模块205，用于基于仿真准备模块201、仿真几何模型生成模块202、仿真网格模型生成模块203和边界条件定义模块204生成仿真结果，其中，仿真求解模块205依据封装仿真求解过程而生成。

在仿真求解过程中，依据封装仿真求解过程生成仿真求解模块205，能够实现所有基于仿真准备模块201、仿真几何模型生成模块202、仿真网格模型生成模块203和边界条件定义模块204生成仿真结果在仿真求解模块103中实现。

综上所述，本实施例在实施例一的基础上，进一步从仿真的处理流程出发，将基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型的过程，通过仿真几何模型生成模块、仿真网格模型生成模块和边界条件定义模块来实现，进一步更加细致的实现了将仿真前处理中重复性高的人机交互操作进行封装，减少了仿真过程中的人机交互操作，进而提升了焊接结构的仿真效率。

如图3所示，为本申请实施例三公开的一种焊接结构仿真系统的结构示意图，所述焊接结构仿真系统可以包括：仿真准备模块301、中面操作子模块302、设置子模块303、网格子模块304、焊缝网格子模块305、载荷定义子模块306、边界条件区创建子模块307、仿真求解模块308、后处理子模块309、测量工具模块310以及仿真报告模块311，其中：

仿真准备模块301，用于配置仿真参数，其中，仿真准备模块301依据封装仿真所需的配置文件而生成；

在仿真过程中，依据封装仿真所需的配置文件生成仿真准备模块301，例如，将材料导入模块、车体仿真配置模块等进行封装，生成仿真准备模块301。然后，通过仿真准备模块301配置焊接结构仿真所需的仿真参数，例如配置焊接结构的材料参数、车体参数等。通过将仿真参数的配置集中通过仿真准备模块301实现，能够减少仿真参数配置过程中的一些重复性的人机交互操作，即，在仿真过程中无需反复的对一个仿真参数进行重复配置，在仿真过程中只需要调用仿真准备模块301中配置仿真参数即可。

中面操作子模块302，用于对焊接结构的几何模型进行中面抽取处理；

在仿真过程中，通过中面操作子模块302对焊接结构的几何模型进行中面抽取处理，在中面抽取处理时，指定中面抽取算法，抽取中面，根据抽取的中面，将对应的厚度信息记录下来，以备网格子模块304使用。在中面抽取处理时，涉及针对焊接结构中面建模常用的操作，如面的快速生成、移动、对齐、投影、延伸、压印等功能，将这些功能全部封装在中面操作子模块302中。另外，在中面抽取处理时，还包括针对中面小特征的常用操作，如去除倒角、圆孔、搭接面、补缺口、去除点线等功能，将这些功能全部封装在中面操作子模块302中。在中面抽取处理时，还包括快速生成几何线、实体与相邻面预切、角接形式的连接处理、对接形式的连接处理、搭接形式的连接处理等，将这些功能全部封装在中面操作子模块302中，有效实现了将中面抽取处理过程中重复性高的人机交互操作进行封装。

测量工具模块310，用于对焊接结构的几何模型进行几何测量生成几何测量结果，其中，几何测量结果用于设置焊接结构的几何模型部件的特征信息；

测量工具模块310主要包括了焊接结构仿真分析流程中的全部几何测量功能，如，点到面测量工具、点到线测量工具、线到线测量工具、线到面测量工具、面到面测量工具、曲面圆角和弧长测量工具，通过这些测量工具主要可测量距离、半径、弧长等，实现了将焊接结构的全部几何测量集中在了测量工具模块310中。

设置子模块303，用于设置焊接结构的几何模型部件的特征信息；

设置子模块303主要实现了焊接结构的几何模型部件的特征信息的批量设置，如，材料设置、一维特征组自动设置、二维特征组自动设置、三维特征组自动设置。主要包括了对不同类型特征组的自动设置功能和材料设置功能，其中，特征一般指单元类型、单元材料、单元厚度等信息，特征组指对具有相有特征建立的分组。

网格子模块304，用于对仿真几何模型进行网格处理；

网格子模块304主要包括了焊接结构仿真分析流程中全部网格处理功能，焊接结构中网格类型常用为1D、2D、3D网格，能够批量、准确的完成各种网格的创建及编辑工作。

焊缝网格子模块305，用于对仿真几何模型的焊缝进行网格处理；

焊缝网格子模块305主要包括了焊接结构中关键焊接部位的模型处理功能，主要功能针对角接、对接、搭接三种不同焊接接头形式自动生成2D、3D网格。不仅针对单条焊缝情况，而且针对复杂的多条焊接交接的情况均提供焊缝单元的处理工具。

载荷定义子模块306，用于定义仿真网格模型的载荷；

载荷定义子模块306主要包括了焊接结构仿真分析流程中的全部载荷定义功能，根据边界条件的不同，针对在边界条件区创建子模块307中定义好的载荷区、约束区、耦合区，定义载荷、约束及耦合。

边界条件区创建子模块307，用于定义仿真网格模型的边界条件；

边界条件区创建子模块307主要提供边界条件区域创建的功能，按照模块化施加边界条件思想，将边界条件区域划分成载荷区、约束区、耦合区，对不同区域定义单元集合或节点集合。

仿真求解模块308，用于基于仿真准备模块301、中面操作子模块302、设置子模块303、网格子模块304、焊缝网格子模块305、载荷定义子模块306、边界条件区创建子模块307和测量工具模块310生成仿真结果，其中，仿真求解模块308依据封装仿真求解过程而生成；

后处理子模块309，用于基于仿真准备模块310和载荷定义子模块306，将单载荷仿真结果合成为多载荷仿真结果；

仿真报告模块311，基于仿真结果生成仿真报告，其中，仿真报告模块311依据封装不同类型的仿真报告而生成。

仿真报告模块311主要包括了焊接结构仿真分析流程中的自动出报告的功能，包括基于word报告模板快速输出结果报告、自动输出结果图片功能。报告描述内容由仿真输入推送的信息进行完善，仿真有关数据通过与软件交互获取，关键工况分析结果图片是通过HyperView软件通过高级视口旋转控制以及云图显示抓取获取，并支持批量工况显示、设置配置文件的导入、后处理结果显示截图导出等。

综上所述，本申请能够针对焊接结构，将仿真过程从处理流程的角度布局仿真模块，将仿真工作中重复性高的人机交互操作进行封装，使仿真操作模块化，进而提升了焊接结构的仿真效率。

如图4所示，为本申请实施例四公开的一种焊接结构仿真方法的流程图，所述方法可以步骤：

S401、配置仿真参数；

在仿真过程中，依据封装仿真所需的配置文件生成仿真准备模块，例如，将材料导入模块、车体仿真配置模块等进行封装，生成仿真准备模块。然后，通过仿真准备模块配置焊接结构仿真所需的仿真参数，例如配置焊接结构的材料参数、车体参数等。通过将仿真参数的配置集中通过仿真准备模实现，能够减少仿真参数配置过程中的一些重复性的人机交互操作，即，在仿真过程中无需反复的对一个仿真参数进行重复配置，在仿真过程中只需要调用仿真准备模块中配置仿真参数即可。

S402、基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型；

在仿真过程中，依据封装焊接结构几何模型的处理过程生成仿真前处理模块集，能够实现在基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型时，集中在仿真前处理模块集中完成。

S403、基于仿真参数和仿真网格模型生成仿真结果。

在仿真求解过程中，依据封装仿真求解过程生成仿真求解模块，能够实现所有基于仿真准备模块和仿真前处理模块集生成仿真结果在仿真求解模块中实现。

综上所述，在上述实施例中，在布局仿真模块时，从仿真的处理流程出发，将仿真的仿真参数的配置，统一集中在仿真准备模块中实现；将基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型的过程，集中在仿真前处理模块集中实现；将基于仿真准备模块和仿真前处理模块集生成仿真结果的过程，集中在仿真求解模块中实现；在仿真的过程中，实现了将仿真工作中重复性高的人机交互操作进行封装，减少了仿真过程中的人机交互操作，进而提升了焊接结构的仿真效率。

如图5所示，为本申请实施例五公开的一种焊接结构仿真方法的流程图，所述方法可以步骤：

S501、配置仿真参数；

在仿真过程中，依据封装仿真所需的配置文件生成仿真准备模块，例如，将材料导入模块、车体仿真配置模块等进行封装，生成仿真准备模块。然后，通过仿真准备模块配置焊接结构仿真所需的仿真参数，例如配置焊接结构的材料参数、车体参数等。通过将仿真参数的配置集中通过仿真准备模实现，能够减少仿真参数配置过程中的一些重复性的人机交互操作，即，在仿真过程中无需反复的对一个仿真参数进行重复配置，在仿真过程中只需要调用仿真准备模块中配置仿真参数即可。

S502、基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型；

在仿真过程中，依据封装焊接结构几何模型的处理过程生成仿真前处理模块集，能够实现在基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型时，集中在仿真前处理模块集中完成。

S503、基于仿真参数和仿真网格模型生成仿真结果；

在仿真求解过程中，依据封装仿真求解过程生成仿真求解模块，能够实现所有基于仿真准备模块和仿真前处理模块集生成仿真结果在仿真求解模块中实现。

S504、基于仿真结果生成仿真报告。

仿真报告模块主要包括了焊接结构仿真分析流程中的自动出报告的功能，包括基于word报告模板快速输出结果报告、自动输出结果图片功能。报告描述内容由仿真输入推送的信息进行完善，仿真有关数据通过与软件交互获取，关键工况分析结果图片是通过HyperView软件通过高级视口旋转控制以及云图显示抓取获取，并支持批量工况显示、设置配置文件的导入、后处理结果显示截图导出等。

综上所述，本申请能够针对焊接结构，将仿真过程从处理流程的角度布局仿真模块，将仿真工作中重复性高的人机交互操作进行封装，使仿真操作模块化，进而提升了焊接结构的仿真效率。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种用户扩展方法、装置及系统进行了详细介绍，对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种焊接结构仿真系统，其特征在于，包括：仿真准备模块、仿真前处理模块集以及仿真求解模块，其中：

所述仿真准备模块，用于配置仿真参数，其中，所述仿真准备模块依据封装仿真所需的配置文件而生成；

所述仿真前处理模块集，用于基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型，其中，所述仿真前处理模块集依据封装几何模型处理过程而生成；

所述仿真求解模块，用于基于所述仿真准备模块和所述仿真前处理模块集生成仿真结果，其中，所述仿真求解模块依据封装仿真求解过程而生成。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述仿真前处理模块集包括：

仿真几何模型生成模块，用于基于所述焊接结构的几何模型生成所述焊接结构的仿真几何模型；

仿真网格模型生成模块，用于基于所述仿真几何模型生成所述仿真网格模型；

边界条件定义模块，用于定义所述仿真网格模型的边界条件。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述仿真几何模型生成模块包括：中面操作子模块和设置子模块，其中：

所述中面操作子模块，用于对所述焊接结构的几何模型进行中面抽取处理；

所述设置子模块，用于设置所述焊接结构的几何模型部件的特征信息。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述仿真网格模型生成模块包括：网格子模块和焊缝网格子模块，其中：

所述网格子模块，用于对所述仿真几何模型进行网格处理；

所述焊缝网格子模块，用于对所述仿真几何模型的焊缝进行网格处理。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述边界条件定义模块包括：载荷定义子模块和边界条件区创建子模块，其中：

所述载荷定义子模块，用于定义所述仿真网格模型的载荷；

所述边界条件区创建子模块，用于定义所述仿真网格模型的边界条件。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述仿真求解模块包括：

后处理子模块，用于基于所述仿真准备模块和所述载荷定义子模块，将单载荷仿真结果合成为多载荷仿真结果。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括：

测量工具模块，用于对所述焊接结构的几何模型进行几何测量生成几何测量结果，其中，所述几何测量结果用于设置所述焊接结构的几何模型部件的特征信息。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

仿真报告模块，基于所述仿真结果生成仿真报告，其中，所述仿真报告模块依据封装不同类型的仿真报告而生成。

9.一种焊接结构仿真方法，其特征在于，包括：

配置仿真参数；

基于焊接结构的几何模型生成仿真网格模型；

基于所述仿真参数和所述仿真网格模型生成仿真结果。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括：

基于所述仿真结果生成仿真报告。