CN110688798B - 一种壳体结构件的变形预测方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
一种壳体结构件的变形预测方法、装置、设备及存储介质 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110688798B CN110688798B CN201910918956.2A CN201910918956A CN110688798B CN 110688798 B CN110688798 B CN 110688798B CN 201910918956 A CN201910918956 A CN 201910918956A CN 110688798 B CN110688798 B CN 110688798B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- joint
- finite element
- plastic strain
- welding
- element model
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
- G06T17/20—Finite element generation, e.g. wire-frame surface description, tesselation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
本发明公开了一种壳体结构件的变形预测方法、装置、设备及计算机存储介质，方法包括：获取壳体结构件的焊接接头有限元模型以及壳体结构件有限元模型；对所述焊接接头有限元模型进行热弹塑性有限元分析，以获得焊接残余塑性应变信息；根据所述焊接残余塑性应变信息，获得塑性应变载荷和力矩；基于能量守恒原理，将局部的焊接接头有限元模型的塑性应变载荷以及力矩映射至全局的壳体结构件有限元模型中，以预测壳体结构件的变形情况。本发明准确的预测大型复杂壳体结构件的变形，为实际中壳体结构件的焊接提供设计和优化参考。
Description
技术领域
本发明涉及焊接数值模拟应用领域，尤其涉及一种壳体结构件的变形预测方法、装置、设备以及存储介质。
背景技术
壳体在工程实际中尤其是焊接领域得到了广泛的应用，例如航空航天、船舶海洋以及机械制造等行业中的各类容器均是采用焊接工艺制成的典型壳体结构。其中，这一类结构的焊接变形控制是制造过程中的重大关键问题，而采用壳单元进行仿真计算，可以将空间三维问题简化为二维问题，极大地缩短有限元建模的时间和仿真计算的时间。然而，目前采用壳单元进行大型复杂结构的的焊接变形仿真计算的关键技术多基于固有应变方式，形式简单，对实验结果的依赖性较大，且计算得到的结果精度往往不能满足日益增长的关键零部件先进焊接制造的需求。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种壳体结构件的变形预测方法、装置、设备以及存储介质，减少了降维简化带来的精度损失，最大程度的还原了原始接头计算的结果信息，准确的预测大型复杂壳体结构件的变形，为实际中壳体结构件的焊接提供设计和优化参考。
第一方面，本发明实施例提供了一种壳体结构件的变形预测方法，包括：
获取壳体结构件的焊接接头有限元模型以及壳体结构件的有限元模型；
对所述焊接接头有限元模型进行热弹塑性有限元分析，以获得焊接残余塑性应变信息；
根据所述焊接残余塑性应变信息，获得塑性应变载荷和力矩；
基于能量守恒原理，将局部的焊接接头有限元模型的塑性应变载荷以及力矩映射至全局的壳体结构件有限元模型中，以预测壳体结构件的变形情况。
优选地，在所述获取壳体结构件的焊接接头的步骤之前，还包括：
获取预先建立的壳体结构件的三维几何模型；
根据所述壳体结构件的三维几何模型，获取壳体结构件的焊接接头几何模型；
根据所述焊接接头几何模型进行网络划分，生成焊接接头有限元模型；其中，所述焊接接头有限元模型的单元类型为实体单元；
根据所述壳体结构件的三维几何模型进行网络划分，生成壳体结构件有限元模型；其中，所述壳体结构件有限元模型单元类型为壳单元。
优选地，所述根据所述焊接残余塑性应变信息获得塑性应变载荷和力矩，具体为：
基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，将塑性应变从焊接接头的焊缝坐标系变换至壳体结构件的焊缝坐标系，以构建接头塑性应变函数；其中，所述焊缝坐标系为基于焊缝标志线及与所述焊缝标志线对应的焊枪方向所建立的笛卡尔坐标系；
基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，获取所有积分点的集中力矩信息，以构建接头集中力矩函数；
基于所述接头塑性应变函数以获得塑性应变载荷；
基于所述接头集中力矩函数以获得力矩。
优选地，所述基于所述接头塑性应变函数以获得塑性应变载荷，具体为：
获取壳体结构件投影至垂直焊缝且经过单元高斯积分点的平面；
基于壳体结构件投影信息对所述平面进行划分，以获得多个子区域；
在每一个子区域内对接头塑性应变函数进行积分，以得到每一子区域内的积分点塑性应变值；
选择与结构件有限元模型匹配的塑性应变值进行体积分，以得到塑性应变载荷。
优选地，所述基于所述接头集中力矩函数以获得力矩，具体为：
获取壳体结构件的焊缝截面内的壳单元节点投影信息，并将所述壳单元节点投影信息代入接头集中力矩函数中，以获得力矩。
优选地，还包括：
采用Inteweld软件或者开源可视化程序对映射完成后所获得的数据进行可视化处理。
第二方面，本发明实施例还提供了一种壳体结构件的变形预测装置，包括：
有限元模型获取单元，用于获取壳体结构件的焊接接头有限元模型以及壳体结构件的有限元模型；
分析单元，用于对所述焊接接头有限元模型进行热弹塑性有限元分析，以获得焊接残余塑性应变信息；
塑性应变载荷和力矩获取单元，用于根据所述焊接残余塑性应变信息，获得塑性应变载荷和力矩；
映射单元，用于基于能量守恒原理，将局部的焊接接头有限元模型的塑性应变载荷以及力矩映射至全局的壳体结构件有限元模型中，以预测壳体结构件的变形情况。
优选地，还包括：
三维几何模型获取单元，用于获取预先建立的壳体结构件的三维几何模型；
焊接接头几何模型获取单元，用于根据所述壳体结构件的三维几何模型，获取壳体结构件的焊接接头几何模型；
焊接接头有限元模型生成单元，用于根据所述焊接接头几何模型进行网络划分，生成焊接接头有限元模型；其中，所述焊接接头有限元模型的单元类型为实体单元；
壳体结构件有限元模型生成单元，用于根据所述壳体结构件的三维几何模型进行网络划分，生成壳体结构件有限元模型；其中，所述壳体结构件有限元模型单元类型为壳单元。
优选地，塑性应变载荷和力矩获取单元，具体包括：
接头塑性应变函数构建模块，用于基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，将塑性应变从焊接接头的焊缝坐标系变换至壳体结构件的焊缝坐标系，以构建接头塑性应变函数；其中，所述焊缝坐标系为基于焊缝标志线及与所述焊缝标志线对应的焊枪方向所建立的笛卡尔坐标系；
构建接头集中力矩函数构建模块，用于基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，获取所有积分点的集中力矩信息，以构建接头集中力矩函数；
塑性应变载荷获取模块，用于基于所述接头塑性应变函数以获得塑性应变载荷；
力矩获取模块，用于基于所述接头集中力矩函数以获得力矩。
优选地，所述塑性应变载荷获取模块，具体包括：
平面获取子模块，用于获取壳体结构件投影至垂直焊缝且经过单元高斯积分点的平面；
子区域获取子模块，用于基于壳体结构件投影信息对所述平面进行划分，以获得多个子区域；
分点塑性应变值获取子模块，用于在每一个子区域内对接头塑性应变函数进行积分，以得到每一子区域内的积分点塑性应变值；
塑性应变载荷获取子模块，用于选择与结构件有限元模型匹配的塑性应变值进行体积分，以得到塑性应变载荷。
优选地，力矩模块，具体用于：
获取壳体结构件的焊缝截面内的壳单元节点投影信息，并将所述壳单元节点投影信息代入接头集中力矩函数中，以获得力矩。
优选地，还包括：
采用Inteweld软件或者开源可视化程序对映射完成后所获得的数据进行可视化处理。
第三方面，本发明实施例还提供了一种壳体结构件的变形预测设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行以实现如第一方面所述的壳体结构件的变形预测方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述所述的壳体结构件的变形预测方法。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：
在上述一实施例中，通过将局部焊接接头有限元模型在热弹塑性有限元分析后，获得的焊接残余塑性应变信息转化为塑性应变载荷和力矩的形式，并基于能量守恒的塑性应变载荷和力矩不变的思想，实现从局部焊接接头实体单元到大型壳体结构件壳单元的超精度映射，减少了降维简化带来的精度损失，最大程度的还原了原始接头计算的结果信息，为准确的预测大型复杂壳体结构件的变形提供了关键的技术支撑，为工程实际中壳体结构的焊接提供设计和优化参考。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一实施例提供的壳体结构件的变形预测方法的流程示意图。
图2是本发明实施例提供的焊接接头的焊缝标志线及与所述焊缝标志线对应的焊枪方向所建立的焊缝坐标系的结构示意图。
图3是本发明实施例提供壳体结构件投影至垂直焊缝且经过单元高斯积分点的平面结构示意图。
图4是本发明实施例提供的接头单元信息投影示意图。
图5是本发明实施例提供的壳体结构件单元信息投影示意图。
图6是本发明第二实施例提供的壳体结构件的变形预测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。
实施例中提及的“第一\第二”仅仅是是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序，可以理解地，“第一\第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。应该理解“第一\第二”区分的对象在适当情况下可以互换，以使这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
实施例一：
请参阅图1至图5，本发明第一实施例提供了一种壳体结构件的变形预测方法，其可由壳体结构件的变形预测设备(以下简称预测设备)来执行，特别的，由预测确定设备内的一个或多个处理器来执行，并至少包括如下步骤：
S101，获取壳体结构件的焊接接头有限元模型以及壳体结构件的有限元模型。
在本实施例中，预测设备首先获取预先建立的壳体结构件的三维几何模型；根据所述壳体结构件的三维几何模型，获取壳体结构件的焊接接头几何模型，然后对焊接接头几何模型进行网格划分后生成焊接接头有限元模型，以及对三维几何模型进行网络划分后生成壳体结构件的有限元模型。需要说明的是，对焊接接头几何模型进行网格划分得到的焊接接头有限元模型，所采用的单元形式为实体单元；对三维几何模型进行网格划分得到的壳体结构件的有限元模型，所采用的单元形式为壳单元；所述实体单元类型，包含但不限于六面体单元，在此，本发明不再赘述。
S102，对所述焊接接头有限元模型进行热弹塑性有限元分析，以获得焊接残余塑性应变信息。
在本实施例中，预测设备采用Inteweld焊接模拟软件对焊接接头有限元模型进行热弹塑性有限元分析，以获得焊接残余塑性应变信息，其中，所述Inteweld是一款焊接结构应力变形工艺仿真软件。
S103，根据所述焊接残余塑性应变信息，获得塑性应变载荷和力矩。
在本实施例中，所述焊接残余塑性应变信息为接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，其中，单元积分点塑性应变信息包括高斯积分点信息以及单元节点信息；所述单元节点信息用于构造形函数，节点的多少描述规则形状单元内的应力的近似分布情况，并用于获取节点上的位移值。所述高斯积分点信息用于构造规则形状单元与曲边(曲面)单元的转化的变换函数，积分点的选取多少和选取的位置直接关系到映射的精确程度，刚度矩阵、边界条件的转化都用到了坐标变换的积分关系，一般取高斯积分点能使被积函数计算精度尽量高。
则S103具体包括以下步骤：
S1：基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，将塑性应变从焊接接头的焊缝坐标系变换至壳体结构件的焊缝坐标系，以构建接头塑性应变函数；其中，如图2所示，所述焊缝坐标系为基于焊缝标志线及与所述焊缝标志线对应的焊枪方向所建立的笛卡尔坐标系，具体地，所述焊缝坐标系是以焊缝上某点为原点，以焊缝和与之垂直的焊枪方向为两轴，用右手螺旋法则确定第三轴，所建立的笛卡尔坐标系。
S2：基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，获取所有积分点的集中力矩信息，以构建接头集中力矩函数。其中，需要说明的是，预测设备预先获取壳体结构件投影至垂直焊缝且经过单元高斯积分点的平面，例如，如图3所示，节点信息和单元棱边在平面内形成的一个四边形。则基于以接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，需先求得每一个点对应的集中力矩值，如图4所示。然后根据所有积分点的集中力矩信息，以构建接头集中力矩函数。
S3：基于所述接头塑性应变函数以获得塑性应变载荷。
在本实施例中，基于壳体结构件投影信息对所述平面进行划分，以获得多个子区域(多个子区域构成了子区域集合)，在每一个子区域内(每一个子区域内包含一个积分点，如图5所示)对接头塑性应变函数进行积分，以得到每一子区域内的积分点塑性应变值，然后选择与结构件有限元模型匹配的塑性应变值进行体积分，以得到塑性应变载荷。其中，在每一子区域内对接头塑性应变分布函数进行积分的表达式为：
每一子区域内的积分点塑性应变值的表达式为：
S4：基于所述接头集中力矩函数以获得力矩。
在本实施例中，预测设备通过获取壳体结构件的焊缝截面内的壳单元节点投影信息，并将所述壳单元节点投影信息代入接头集中力矩函数中，以获得力矩。
S104，基于能量守恒原理，将局部的焊接接头有限元模型的塑性应变载荷以及力矩映射至全局的壳体结构件有限元模型中，以预测壳体结构件的变形情况。
综上，采用Local-Global的思想，通过将局部焊接接头有限元模型在热弹塑性有限元分析后，获得的焊接残余塑性应变信息转化为塑性应变载荷和力矩的形式，并基于能量守恒的塑性应变载荷和力矩不变的思想，实现从局部焊接接头实体单元到大型壳体结构件壳单元的超精度映射，减少了降维简化带来的精度损失，最大程度的还原了原始接头计算的结果信息，为准确的预测大型复杂壳体结构件的变形提供了关键的技术支撑，同时，本发明方法可实现对不同焊接工艺、不同领域零部件进行焊接变形数值模拟，其壳单元的离散形式具有很好的适用性，能够在处理复杂的壳体焊接问题上减少网格划分的工作量、工艺建模的操作难度和计算的时间，为工程实际中壳体结构的焊接提供设计和优化参考。
在上述实施例的基础上，本发明一优选实施例中，还包括：采用Inteweld软件或者开源可视化程序对映射完成后所获得的数据进行可视化处理。在本实施例中，采用C++语言编写了相应的物理场求解器，采用Inteweld软件或者开源可视化Paraview对模拟过程中所获得的模拟数据进行可视化处理，并基于VTK和QT平台进行了可视化界面开发，使得分析人员利用计算机便可获取不同焊接顺序下焊件整体变形的结果，为设计和优化工艺参数提供参考，为焊接工艺制定提供了重要工具。
本发明第二实施例：
参见图6，本发明实施例还提供了一种壳体结构件的变形预测装置，包括：
有限元模型获取单元100，用于获取壳体结构件的焊接接头有限元模型以及壳体结构件的有限元模型；
分析单元200，用于对所述焊接接头有限元模型进行热弹塑性有限元分析，以获得焊接残余塑性应变信息；
塑性应变载荷和力矩获取单元300，用于根据所述焊接残余塑性应变信息，获得塑性应变载荷和力矩；
映射单元400，用于基于能量守恒原理，将局部的焊接接头有限元模型的塑性应变载荷以及力矩映射至全局的壳体结构件有限元模型中，以预测壳体结构件的变形情况。
在上述实施例的基础上，本发明一优选实施例中，还包括：
三维几何模型获取单元，用于获取预先建立的壳体结构件的三维几何模型；
焊接接头几何模型获取单元，用于根据所述壳体结构件的三维几何模型，获取壳体结构件的焊接接头几何模型；
焊接接头有限元模型生成单元，用于根据所述焊接接头几何模型进行网络划分，生成焊接接头有限元模型；其中，所述焊接接头有限元模型的单元类型为实体单元；
壳体结构件有限元模型生成单元，用于根据所述壳体结构件的三维几何模型进行网络划分，生成壳体结构件有限元模型；其中，所述壳体结构件有限元模型的单元类型为壳单元。
在上述实施例的基础上，本发明一优选实施例中，塑性应变载荷和力矩获取单元300，具体包括：
接头塑性应变函数构建模块，用于基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，将塑性应变从焊接接头的焊缝坐标系变换至壳体结构件的焊缝坐标系，以构建接头塑性应变函数；其中，所述焊缝坐标系为基于焊缝标志线及与所述焊缝标志线对应的焊枪方向所建立的笛卡尔坐标系；
构建接头集中力矩函数构建模块，用于基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，获取所有积分点的集中力矩信息，以构建接头集中力矩函数；
塑性应变载荷获取模块，用于基于所述接头塑性应变函数以获得塑性应变载荷；
力矩获取模块，用于基于所述接头集中力矩函数以获得力矩。
在上述实施例的基础上，本发明一优选实施例中，所述塑性应变载荷获取模块，具体包括：
平面获取子模块，用于获取壳体结构件投影至垂直焊缝且经过单元高斯积分点的平面；
子区域获取子模块，用于基于壳体结构件投影信息对所述平面进行划分，以获得多个子区域；
分点塑性应变值获取子模块，用于在每一个子区域内对接头塑性应变函数进行积分，以得到每一子区域内的积分点塑性应变值；
塑性应变载荷获取子模块，用于选择与结构件有限元模型匹配的塑性应变值进行体积分，以得到塑性应变载荷。
在上述实施例的基础上，本发明一优选实施例中，力矩模块，具体用于：
获取壳体结构件的焊缝截面内的壳单元节点投影信息，并将所述壳单元节点投影信息代入接头集中力矩函数中，以获得力矩。
在上述实施例的基础上，本发明一优选实施例中，还包括：
采用Inteweld软件或者开源可视化程序对映射完成后所获得的数据进行可视化处理。
本发明第三实施例：
本发明第三实施例提供了一种壳体结构件的变形预测设备，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行以实现如上述所述的壳体结构件的变形预测方法。
本发明第四实施例：
本发明第四实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如上述所述的壳体结构件的变形预测方法。
示例性的，所述计算机程序可以被分割成一个或多个单元，所述一个或者多个单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在壳体结构件的变形预测设备中的执行过程。
所述壳体结构件的变形预测设备可包括但不仅限于处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述示意图仅仅是壳体结构件的变形预测设备的示例，并不构成对壳体结构件的变形预测设备的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述壳体结构件的变形预测设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述壳体结构件的变形预测设备的控制中心，利用各种接口和线路连接整个壳体结构件的变形预测设备的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述壳体结构件的变形预测设备的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其中，所述壳体结构件的变形预测设备集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，模块之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种壳体结构件的变形预测方法，其特征在于，包括：
获取壳体结构件的焊接接头有限元模型以及壳体结构件有限元模型；
对所述焊接接头有限元模型进行热弹塑性有限元分析，以获得焊接残余塑性应变信息；
根据所述焊接残余塑性应变信息，获得塑性应变载荷和力矩；其中，具体为：基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，将塑性应变从焊接接头的焊缝坐标系变换至壳体结构件的焊缝坐标系，以构建接头塑性应变函数；其中，所述焊缝坐标系为基于焊缝标志线及与所述焊缝标志线对应的焊枪方向所建立的笛卡尔坐标系；基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，获取所有积分点的集中力矩信息，以构建接头集中力矩函数；基于所述接头塑性应变函数以获得塑性应变载荷；基于所述接头集中力矩函数以获得力矩；
基于能量守恒原理，将局部的焊接接头有限元模型的塑性应变载荷以及力矩映射至全局的壳体结构件有限元模型中，以预测壳体结构件的变形情况。
2.根据权利要求1所述的壳体结构件的变形预测方法，其特征在于，在所述获取壳体结构件的焊接接头有限元模型以及壳体结构件有限元模型的步骤之前，还包括：
获取预先建立的壳体结构件的三维几何模型；
根据所述壳体结构件的三维几何模型，获取壳体结构件的焊接接头几何模型；
根据所述焊接接头几何模型进行网络划分，生成焊接接头有限元模型；其中，所述焊接接头有限元模型的单元类型为实体单元；
根据所述壳体结构件的三维几何模型进行网络划分，生成壳体结构件有限元模型；其中，所述壳体结构件有限元模型单元类型为壳单元。
3.根据权利要求2所述的壳体结构件的变形预测方法，其特征在于，所述基于所述接头塑性应变函数以获得塑性应变载荷，具体为：
获取壳体结构件投影至垂直焊缝且经过单元高斯积分点的平面；
基于壳体结构件投影信息对所述平面进行划分，以获得多个子区域；
在每一个子区域内对接头塑性应变函数进行积分，以得到每一子区域内的积分点塑性应变值；
选择与结构件有限元模型匹配的塑性应变值进行体积分，以得到塑性应变载荷。
4.根据权利要求1所述的壳体结构件的变形预测方法，其特征在于，所述基于所述接头集中力矩函数以获得力矩，具体为：
获取壳体结构件的焊缝截面内的壳单元节点投影信息，并将所述壳单元节点投影信息代入接头集中力矩函数中，以获得力矩。
5.根据权利要求1所述的壳体结构件的变形预测方法，其特征在于，还包括：
采用Inteweld软件或者开源可视化程序对映射完成后所获得的数据进行可视化处理。
6.一种壳体结构件的变形预测装置，其特征在于，包括：
有限元模型获取单元，用于获取壳体结构件的焊接接头有限元模型以及壳体结构件的有限元模型；
分析单元，用于对所述焊接接头有限元模型进行热弹塑性有限元分析，以获得焊接残余塑性应变信息；
塑性应变载荷和力矩获取单元，用于根据所述焊接残余塑性应变信息，获得塑性应变载荷和力矩；塑性应变载荷和力矩获取单元，具体包括：
接头塑性应变函数构建模块，用于基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，将塑性应变从焊接接头的焊缝坐标系变换至壳体结构件的焊缝坐标系，以构建接头塑性应变函数；其中，所述焊缝坐标系为基于焊缝标志线及与所述焊缝标志线对应的焊枪方向所建立的笛卡尔坐标系；构建接头集中力矩函数构建模块，用于基于接头焊缝垂面上投影的单元积分点塑性应变信息，获取所有积分点的集中力矩信息，以构建接头集中力矩函数；塑性应变载荷获取模块，用于基于所述接头塑性应变函数以获得塑性应变载荷；力矩获取模块，用于基于所述接头集中力矩函数以获得力矩；
映射单元，用于基于能量守恒原理，将局部的焊接接头有限元模型的塑性应变载荷以及力矩映射至全局的壳体结构件有限元模型中，以预测壳体结构件的变形情况。
7.根据权利要求6所述的壳体结构件的变形预测装置，其特征在于，还包括：
三维几何模型获取单元，用于获取预先建立的壳体结构件的三维几何模型；
焊接接头几何模型获取单元，用于根据所述壳体结构件的三维几何模型，获取壳体结构件的焊接接头几何模型；
焊接接头有限元模型生成单元，用于根据所述焊接接头几何模型进行网络划分，生成焊接接头有限元模型；其中，所述焊接接头有限元模型的单元类型为实体单元；
壳体结构件有限元模型生成单元，用于根据所述壳体结构件的三维几何模型进行网络划分，生成壳体结构件有限元模型；其中，所述壳体结构件有限元模型单元类型为壳单元。
8.一种壳体结构件的变形预测设备，其特征在于，包括处理器、存储器以及存储在所述存储器内的计算机程序，所述计算机程序能够被所述处理器执行以实现如权利要求1至5任意一项所述的壳体结构件的变形预测方法。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行如权利要求1至5任意一项所述的壳体结构件的变形预测方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910918956.2A CN110688798B (zh) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | 一种壳体结构件的变形预测方法、装置、设备及存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910918956.2A CN110688798B (zh) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | 一种壳体结构件的变形预测方法、装置、设备及存储介质 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110688798A CN110688798A (zh) | 2020-01-14 |
| CN110688798B true CN110688798B (zh) | 2021-06-01 |
Family
ID=69110385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910918956.2A Active CN110688798B (zh) | 2019-09-26 | 2019-09-26 | 一种壳体结构件的变形预测方法、装置、设备及存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110688798B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112058961B (zh) * | 2020-08-20 | 2022-02-11 | 中国商用飞机有限责任公司 | 整体壁板的滚压成形方法、装置、设备和介质 |
| CN117436321B (zh) * | 2023-12-21 | 2024-04-16 | 中钧科技(深圳)有限公司 | 基于有限元仿真法的工件焊接分析方法及系统 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013036902A (ja) * | 2011-08-09 | 2013-02-21 | Toshiba Corp | 解析装置、評価装置、解析方法および評価方法 |
| CN107239591A (zh) * | 2017-04-17 | 2017-10-10 | 中国核工业华兴建设有限公司 | 一种核电大型结构焊接变形预测分析方法及其系统 |
| CN109033496A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-12-18 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种焊接结构的分析方法及装置 |
| CN109543333A (zh) * | 2018-12-02 | 2019-03-29 | 湖南大学 | 核电工程用六角管的焊接残余应力与变形的预测方法 |
| CN109657269A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-04-19 | 华中科技大学 | 一种不同水深压力下局部干法水下激光焊接数值模拟方法 |
-
2019
- 2019-09-26 CN CN201910918956.2A patent/CN110688798B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013036902A (ja) * | 2011-08-09 | 2013-02-21 | Toshiba Corp | 解析装置、評価装置、解析方法および評価方法 |
| CN107239591A (zh) * | 2017-04-17 | 2017-10-10 | 中国核工业华兴建设有限公司 | 一种核电大型结构焊接变形预测分析方法及其系统 |
| CN109033496A (zh) * | 2018-06-04 | 2018-12-18 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种焊接结构的分析方法及装置 |
| CN109657269A (zh) * | 2018-11-05 | 2019-04-19 | 华中科技大学 | 一种不同水深压力下局部干法水下激光焊接数值模拟方法 |
| CN109543333A (zh) * | 2018-12-02 | 2019-03-29 | 湖南大学 | 核电工程用六角管的焊接残余应力与变形的预测方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 常勇.基于局部-整体映射的大型结构件焊接变形与残余应力有限元分析.《中国优秀硕士学位论文全文数据库》.2019, * |
| 赵海燕 等.基于局部－整体有限元法的薄壁筒焊接变形计算.《清华大学学报（自然科学版）》.2017, * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110688798A (zh) | 2020-01-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110688798B (zh) | 一种壳体结构件的变形预测方法、装置、设备及存储介质 | |
| Landmann et al. | A highly automated parallel Chimera method for overset grids based on the implicit hole cutting technique | |
| US8203576B2 (en) | Method for aligning objects | |
| Sieger et al. | On shape deformation techniques for simulation-based design optimization | |
| Capizzano | Automatic generation of locally refined Cartesian meshes: Data management and algorithms | |
| CN112818462A (zh) | 车轮参数模型的生成方法、装置、存储介质和计算机设备 | |
| Tlija et al. | A novel model for the tolerancing of nonrigid part assemblies in computer aided design | |
| CN114861500A (zh) | 基于三维点云自动生成隧道结构有限元模型的方法及系统 | |
| CN115270500A (zh) | 一种布尔求差运算方法、装置及电子设备 | |
| CN109446749B (zh) | 适用于船舶胎架的设计方法、系统、电子终端及存储介质 | |
| KR20150030810A (ko) | 경량모델에 ｐｍｉ를 생성하는 방법 | |
| CN110717291B (zh) | 一种焊接结构件变形仿真方法、装置、设备及存储介质 | |
| US20210046651A1 (en) | Modelling Operating Zones For Manufacturing Resources Using Virtual Model And Graphics Based Simulation | |
| CN111222198A (zh) | 船舶外板展开计算方法、装置、设备和存储介质 | |
| CN115481495A (zh) | 一种船体制造过程的快速建模方法、装置、设备及介质 | |
| CN112100737B (zh) | 模型生成方法、装置、存储介质和的电子设备 | |
| EP4044111A1 (en) | Design assistance device, design assistance method, and design assistance program | |
| CN109840945B (zh) | 有限元预处理方法及装置 | |
| CN112861241A (zh) | 一种锥形管的展开方法、装置、设备及可读存储介质 | |
| CN115222913B (zh) | 网格生成、结构仿真分析方法、装置、设备及存储介质 | |
| CN116934994B (zh) | Eam设备分布的立体地图构建方法、系统、设备及存储介质 | |
| CN110704897A (zh) | 墙龙骨模型和底导梁模型之间的连接节点放置方法和产品 | |
| CN113158280B (zh) | 屋面主体结构生成方法、装置、计算机设备和存储介质 | |
| CN112329165B (zh) | 一种轮罩骨架方管弯曲回弹的建模方法、装置及设备 | |
| CN110765513B (zh) | 墙龙骨模型和l型顶导梁模型的连接节点放置方法和产品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |