CN110135061A - 基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法，包括以下步骤。步骤S1：选择标准锰铜分流器作为标准件，同时将上述标准件的预先测试的材料特性数据作为焊接模型的材料物理参数的调整依据。步骤S2：将上述标准件抽象为基于该标准件的一次数学模型，以实现一次模型化。步骤S3：将上述一次数学模型进一步抽象为运行于ANSYS平台的二次焊接模型，以实现二次模型化。本发明公开的基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法，对于标准锰铜分流器进行预先测试以获得材料特性数据，以作为焊接模型的材料物理参数的调整依据，以缩小需要仿真的范围，提高仿真效率。

Description

基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法
技术领域
本发明属于锰铜分流器焊接领域，具体涉及一种基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法。
背景技术
目前，数值分析软件在机械焊接分析中得到了广泛的应用。现有的ANSYS等软件都大量使用基于有限元仿真模型的仿真分析。在使用参数化设计的基础下，并通过适当的二次开发，从而提高工作效率与验证效果。
然而，在传统的锰铜分流器焊接验证测试中，需要人工根据待焊接组件的材料、形状等特性，针对性地试验各类型的焊接方式和焊接参数。不仅严重依赖人工经验，还存在测试周期长、耗材耗量多等缺陷，需要耗费大量时间和精力。同时，如采用纯软件测试方案，不易确定初始测试参数。此外，需要测试的初始测试方案的测试范围较广，需要占用较多的计算资源和运行负荷。
发明内容
本发明针对现有技术的状况，克服上述缺陷，提供一种基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法。
本发明采用以下技术方案，所述基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法包括以下步骤：
步骤S1：选择标准锰铜分流器作为标准件，同时将上述标准件的预先测试的材料特性数据作为焊接模型的材料物理参数的调整依据；
步骤S2：将上述标准件抽象为基于该标准件的一次数学模型，以实现一次模型化；
步骤S3：将上述一次数学模型进一步抽象为(能够)运行于ANSYS平台的二次焊接模型，以实现二次模型化；
步骤S4：根据步骤S1中的预先测试的材料特性数据调整并且固化上述二次焊接模型的材料物理参数；
步骤S5：在ANSYS平台运行上述经过参数调整的二次焊接模型，以生成上述标准件的焊接温度场仿真数据。
根据上述技术方案，步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S1.1：选择标准锰铜分流器作为标准件；
步骤S1.2：将上述标准件进行预置的初步物理测试，以生成该标准件的材料物理参数；
步骤S1.3：对于上述标准件的上述材料物理参数进行预处理，以输出与ANSYS平台适配的上述材料物理参数的结构化数据。
根据上述技术方案，步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S2.1：选择步骤S1.1中的上述标准锰铜分流器作为标准件；
步骤S2.2：将上述标准件抽象为基于该标准件的一次数学模型。
根据上述技术方案，步骤S2还包括步骤S2.3：
步骤S2.3：对于上述一次数学模型进行简化，以生成经过简化的一次数学模型。
根据上述技术方案，上述经过简化的一次数学模型包括锰铜分流器本体和位于锰铜分流器本体两侧的左右连接片。
根据上述技术方案，步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S3.1：将步骤S2.2中的一次数学模型进一步抽象为运行于ANSYS平台的二次焊接模型。
根据上述技术方案，步骤S3.1中的二次焊接模型采用半球状热源模型。
根据上述技术方案，上述半球状热源模型的分布函数为：
Q＝μUI,
其中，a,b,c为半球状热源的半轴长，Q为半球状热源的瞬间焊接热量，μ为半球状热源的焊接热效率，U为半球状热源的焊接电弧电压，I为半球状热源的焊接电流。
根据上述技术方案，步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S3.1：将步骤S2.3中的一次数学模型进一步抽象为运行于ANSYS平台的二次焊接模型。
本发明公开的基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法，其有益效果在于，针对标准锰铜分流器抽象为一次数学模型以实现一次模型化，针对一次数学模型进一步抽象为二次焊接模型以实现二次模型化。同时，对于标准锰铜分流器进行预先测试以获得材料特性数据，以作为焊接模型的材料物理参数的调整依据，以缩小需要仿真的范围，提高仿真效率。
具体实施方式
本发明公开了一种基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法，下面结合优选实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。
优选地，所述基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法包括以下步骤：
步骤S1：选择标准锰铜分流器作为标准件，同时将上述标准件的预先测试的材料特性数据作为焊接模型的材料物理参数的调整依据；
步骤S2：将上述标准件抽象为基于该标准件的一次数学模型，以实现一次模型化；
步骤S3：将上述一次数学模型进一步抽象为(能够)运行于ANSYS平台的二次焊接模型，以实现二次模型化；
步骤S4：根据步骤S1中的预先测试的材料特性数据调整并且固化上述二次焊接模型的材料物理参数；
步骤S5：在ANSYS平台运行上述经过参数调整的二次焊接模型，以生成上述标准件的焊接温度场仿真数据，以便后续对于上述焊接温度场仿真数据进行进一步分析。
进一步地，步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S1.1：选择标准锰铜分流器作为标准件；
步骤S1.2：将上述标准件进行预置的初步物理测试，以生成该标准件的材料物理参数；
步骤S1.3：对于上述标准件的上述材料物理参数进行预处理，以输出与ANSYS平台适配的上述材料物理参数的结构化数据。
进一步地，步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S2.1：选择步骤S1.1中的上述标准锰铜分流器作为标准件；
步骤S2.2：将上述标准件抽象为基于该标准件的一次数学模型。
进一步地，步骤S2还包括步骤S2.3：
步骤S2.3：对于上述一次数学模型进行简化，以生成经过简化的一次数学模型(简化的依据是增强与焊接特性强关联的数学模型特征，同时弱化与焊接特性弱关联的数学模型特征)。
其中，上述经过简化的一次数学模型包括锰铜分流器本体和位于锰铜分流器本体两侧的左右连接片。
可选地，步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S3.1：将步骤S2.2中的一次数学模型进一步抽象为运行于ANSYS平台的二次焊接模型。
优选地，步骤S3.1中的二次焊接模型优选采用半球状热源模型。
其中，上述半球状热源模型的分布函数为：
Q＝μUI,
其中，a,b,c为半球状热源的半轴长，Q为半球状热源的瞬间焊接热量，μ为半球状热源的焊接热效率，U为半球状热源的焊接电弧电压，I为半球状热源的焊接电流。
进一步地，步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S3.1：将步骤S2.3中的一次数学模型进一步抽象为运行于ANSYS平台的二次焊接模型。
优选地，步骤S3.1中的二次焊接模型优选采用半球状热源模型。
其中，上述半球状热源模型的分布函数为：
Q＝μUI,
其中，a,b,c为半球状热源的半轴长，Q为半球状热源的瞬间焊接热量，μ为半球状热源的焊接热效率，U为半球状热源的焊接电弧电压，I为半球状热源的焊接电流。
值得一提的是，本发明专利申请的各步骤优选采用ANSYS软件辅助实现。
对于本领域的技术人员而言，依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：选择标准锰铜分流器作为标准件，同时将上述标准件的预先测试的材料特性数据作为焊接模型的材料物理参数的调整依据；
步骤S2：将上述标准件抽象为基于该标准件的一次数学模型，以实现一次模型化；
步骤S3：将上述一次数学模型进一步抽象为运行于ANSYS平台的二次焊接模型，以实现二次模型化；
步骤S4：根据步骤S1中的预先测试的材料特性数据调整并且固化上述二次焊接模型的材料物理参数；
步骤S5：在ANSYS平台运行上述经过参数调整的二次焊接模型，以生成上述标准件的焊接温度场仿真数据。
2.根据权利要求1所述的基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法，其特征在于，步骤S1具体包括以下步骤：
步骤S1.1：选择标准锰铜分流器作为标准件；
步骤S1.2：将上述标准件进行预置的初步物理测试，以生成该标准件的材料物理参数；
步骤S1.3：对于上述标准件的上述材料物理参数进行预处理，以输出与ANSYS平台适配的上述材料物理参数的结构化数据。
3.根据权利要求2所述的基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下步骤：
步骤S2.1：选择步骤S1.1中的上述标准锰铜分流器作为标准件；
步骤S2.2：将上述标准件抽象为基于该标准件的一次数学模型。
4.根据权利要求3所述的基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法，其特征在于，步骤S2还包括步骤S2.3：
步骤S2.3：对于上述一次数学模型进行简化，以生成经过简化的一次数学模型。
5.根据权利要求4所述的基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法，其特征在于，上述经过简化的一次数学模型包括锰铜分流器本体和位于锰铜分流器本体两侧的左右连接片。
6.根据权利要求3所述的基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S3.1：将步骤S2.2中的一次数学模型进一步抽象为运行于ANSYS平台的二次焊接模型。
7.根据权利要求6所述的基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法，其特征在于，步骤S3.1中的二次焊接模型采用半球状热源模型。
8.根据权利要求7所述的基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法，其特征在于，上述半球状热源模型的分布函数为：
Q＝μUI,
其中，a,b,c为半球状热源的半轴长，Q为半球状热源的瞬间焊接热量，μ为半球状热源的焊接热效率，U为半球状热源的焊接电弧电压，I为半球状热源的焊接电流。
9.根据权利要求4所述的基于有限元分析的锰铜分流器半物理焊接仿真分析方法，其特征在于，步骤S3具体包括以下步骤：
步骤S3.1：将步骤S2.3中的一次数学模型进一步抽象为运行于ANSYS平台的二次焊接模型。
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