JP6437244B2 - Constraint-specific deformation data calculation system and calculation program, welding deformation prediction system and welding deformation prediction program - Google Patents

Constraint-specific deformation data calculation system and calculation program, welding deformation prediction system and welding deformation prediction program Download PDF

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本発明は、複数の部材を溶接してなる構造体の溶接変形を有限要素法を用いた解析(以下、「FEM解析」という)によって予測する際に用いる固有変形データ、特に溶接時の拘束条件を考慮した拘束固有変形データの計算システム及び計算プログラム、並びに拘束固有変形データを用いて構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する溶接変形予測システム及び溶接変形予測プログラムに関し、コンピュータを用いた計算、予測技術の分野に属する。   The present invention relates to inherent deformation data used when predicting welding deformation of a structure formed by welding a plurality of members by analysis using a finite element method (hereinafter referred to as “FEM analysis”), particularly constraint conditions during welding. A calculation system and calculation program for constraint inherent deformation data in consideration of the above, and a welding deformation prediction system and weld deformation prediction program for predicting weld deformation of a structure by FEM analysis using the constraint inherent deformation data. It belongs to the field of prediction technology.

複数の部材を溶接して構造体を製造する場合、溶接時の熱によって該構造体が全体としてどのように変形するかを予め予測しておくことが重要であり、これをコンピュータを用いて行おうとする試みがなされている。コンピュータを用いて構造体の溶接変形を予測するものとして、構造体の各溶接線についての固有変形データを利用し、弾性FEM解析によって構造体全体の溶接変形を予測するものが知られている。   When manufacturing a structure by welding a plurality of members, it is important to predict in advance how the structure will deform as a whole due to heat during welding. Attempts have been made. As a method for predicting welding deformation of a structure using a computer, there is known a method for predicting welding deformation of an entire structure by elastic FEM analysis using inherent deformation data for each weld line of the structure.

構造体の溶接変形を弾性FEM解析によって予測する際に用いる固有変形データについては、例えば日本溶接協会から溶接継手の溶接タイプや被溶接部材の材料物性等に応じた固有変形データを収録した固有変形データベースが公開されている。   For the inherent deformation data used when predicting the weld deformation of the structure by elastic FEM analysis, for example, the inherent deformation data recorded from the Japan Welding Association according to the welding type of the welded joint, the material physical properties of the welded member, etc. The database is public.

ここで、固有変形について、溶接継手の溶接タイプが突合せ溶接である場合を例に説明する。
複数の部材を溶接する際には溶接時の熱で溶接線近傍の所定の領域に固有ひずみが生じることとなるが、固有変形とは、この固有ひずみをその発生領域で積分したものであり、縦収縮、横収縮、縦曲げ、横曲げの4つの基本変形によって規定することができる。
Here, the inherent deformation will be described by taking as an example a case where the weld type of the welded joint is butt welding.
When welding multiple members, inherent strain will occur in a predetermined region near the weld line due to the heat during welding, but inherent deformation is the integration of this inherent strain in the region of occurrence, It can be defined by four basic deformations: longitudinal shrinkage, transverse shrinkage, longitudinal bending, and transverse bending.

図1は、突合せ溶接時の固有変形を説明するための説明図であり、図1では、板厚t11の第1部材M11と板厚t12の第2部材M12とを突合せ溶接によって接合した状態を示している。図1では、溶接線方向をX方向とし、溶接線方向と直交する幅方向をY方向とし、板厚方向をZ方向として表している。   FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining inherent deformation at the time of butt welding. In FIG. 1, a state in which a first member M11 having a thickness t11 and a second member M12 having a thickness t12 are joined by butt welding. Show. In FIG. 1, the weld line direction is the X direction, the width direction orthogonal to the weld line direction is the Y direction, and the plate thickness direction is the Z direction.

図1に示すように、第1部材M11と第2部材M12の端面どうしを突き合わせて接合する突合せ溶接では、第1部材M11と第2部材M12の間に溶接線L11が形成されるとともに溶接線L11及びその近傍の所定の領域に固有ひずみが生じ、この固有ひずみは、溶接線方向の固有ひずみ成分εxと溶接線方向と直交する幅方向の固有ひずみ成分εyとが支配的である。   As shown in FIG. 1, in the butt welding in which the end faces of the first member M11 and the second member M12 are butted together, a weld line L11 is formed between the first member M11 and the second member M12, and the weld line. Intrinsic strain occurs in L11 and a predetermined region in the vicinity thereof, and this inherent strain is dominated by the inherent strain component εx in the weld line direction and the inherent strain component εy in the width direction orthogonal to the weld line direction.

固有ひずみ成分εxの溶接線方向と直交する断面(yz断面)における分布をεx(y,z)と表し、固有ひずみ成分εyの溶接線方向と直交する断面(yz断面)における分布をεy(y,z)と表すと、固有ひずみ領域では、εx(y,z)とεy(y,z)はそれぞれ、図1に示すような幅方向及び板厚方向のひずみ分布を有している。   The distribution of the inherent strain component εx in the cross section (yz cross section) orthogonal to the weld line direction is represented as εx (y, z), and the distribution of the natural strain component εy in the cross section (yz cross section) orthogonal to the weld line direction is represented as εy (y , Z), in the intrinsic strain region, εx (y, z) and εy (y, z) have strain distributions in the width direction and the plate thickness direction as shown in FIG.

一般には、固有ひずみ成分の分布εx(y,z)とεy(y,z)は、幅方向において第1部材M11と第2部材M12の溶接線L11で大きく溶接線L11から離れるにつれて小さくなるような分布を示すとともに、板厚方向において溶接時の熱が入力される側(図1では上側)で大きく反対側(図1では下側)に向かうにつれて小さくなるような分布を示す。   In general, the distributions εx (y, z) and εy (y, z) of the inherent strain components are large at the welding line L11 of the first member M11 and the second member M12 in the width direction, and become smaller as the distance from the welding line L11 increases. In addition to a large distribution, the distribution is such that, in the thickness direction, the welding heat input side (upper side in FIG. 1) greatly decreases toward the opposite side (lower side in FIG. 1).

この固有ひずみをその発生領域(固有ひずみ領域)で積分した固有変形は、縦収縮、横収縮、縦曲げ、横曲げの4つの基本変形によって規定することができ、第1部材M11の固有縦収縮量Dx11、固有横収縮量Dy11、固有縦曲げ量Rx11、固有横曲げ量Ry11はそれぞれ下記の数1から数4で示す式で定義され、第2部材M12の固有縦収縮量Dx12、固有横収縮量Dy12、固有縦曲げ量Rx12、固有横曲げ量Ry12はそれぞれ下記の数5から数8で示す式で定義される。 The inherent deformation obtained by integrating the inherent strain in the generation region (the inherent strain region) can be defined by four basic deformations of longitudinal contraction, lateral contraction, longitudinal bending, and lateral bending, and the inherent longitudinal contraction of the first member M11. The amount Dx 11 , the intrinsic transverse contraction amount Dy 11 , the intrinsic longitudinal bending amount Rx 11 , and the intrinsic transverse bending amount Ry 11 are defined by the following equations 1 to 4, respectively, and the intrinsic longitudinal shrinkage amount Dx of the second member M12 12 , the intrinsic transverse contraction amount Dy 12 , the intrinsic longitudinal bending amount Rx 12 , and the intrinsic transverse bending amount Ry 12 are defined by the following equations 5 to 8, respectively.

なお、固有ひずみ領域は、溶接線L11の中心をゼロとして第1部材M11側にb11の大きさを有するとともに第2部材M12側にb12の大きさを有するものとし、第1部材M11の固有ひずみ成分の分布をεx11(y,z)、εy11(y,z)とし、第2部材M12の固有ひずみ成分の分布をεx12(y,z)、εy12(y,z)として表している。 The intrinsic strain region has the center of the weld line L11 as zero and has the size of b11 on the first member M11 side and the size of b12 on the second member M12 side, and the intrinsic strain of the first member M11. The distribution of components is expressed as εx 11 (y, z) and εy 11 (y, z), and the distribution of the inherent strain component of the second member M12 is expressed as εx 12 (y, z) and εy 12 (y, z). Yes.

図2は、突合せ溶接時の固有変形を模式的に示した図であり、図2では、固有ひずみ領域の溶接線方向に単位長さを有する部分を部分的に取り出して示している。第1部材M11と第2部材M12を溶接線L11で突合せ溶接によって接合する場合、図2(a)に定性的に示すように、固有ひずみ領域において溶接線方向に収縮されることとなるが、縦収縮とは、この溶接線方向の収縮を表すものであり、第1部材M11の固有縦収縮量Dx11は前記数1で示す式によって定義され、第2部材M12の固有縦収縮量Dx12は前記数5で示す式によって定義される。 FIG. 2 is a diagram schematically showing the inherent deformation at the time of butt welding. In FIG. 2, a portion having a unit length in the weld line direction of the inherent strain region is partially extracted and shown. When the first member M11 and the second member M12 are joined by butt welding at the weld line L11, as qualitatively shown in FIG. 2 (a), the natural strain region is contracted in the weld line direction. the longitudinal shrinkage, which represents the contraction of the weld line direction, unique longitudinal shrinkage amount Dx 11 of the first member M11 is defined by the equation shown by the equations 1, unique longitudinal shrinkage amount Dx 12 of the second member M12 Is defined by the equation shown in Equation 5 above.

また、第1部材M11と第2部材M12の突合せ溶接時には、図2(b)に示すように、固有ひずみ領域において溶接線方向と直交する幅方向に収縮されることとなるが、横収縮とは、この溶接線方向と直交する幅方向の収縮をいうものであり、第1部材M11の固有横収縮量Dy11は前記数2で示す式によって定義され、第2部材M12の固有横収縮量Dy12は前記数6で示す式によって定義される。 Further, at the time of butt welding of the first member M11 and the second member M12, as shown in FIG. 2 (b), in the inherent strain region, it is contracted in the width direction orthogonal to the weld line direction. is intended to refer to shrinkage in the width direction perpendicular to the weld line direction, inherent transverse shrinkage amount Dy 11 of the first member M11 is defined by the equation shown by the equation 2, intrinsic transverse shrinkage of the second member M12 Dy 12 is defined by the equation shown in Equation 6 above.

さらに、第1部材M11と第2部材M12の突合せ溶接時には、図2(c)に定性的に示すように、固有ひずみ領域において溶接線方向に湾曲して変形されることとなるが、縦曲げとは、この溶接線方向の曲げを表すものであり、第1部材M11の固有縦曲げ量Rx11は前記数3で示す式によって定義され、第2部材M12の固有縦曲げ量Rx12は前記数7で示す式によって定義される。 Further, during butt welding of the first member M11 and the second member M12, as shown qualitatively in FIG. 2C, the first member M11 and the second member M12 are curved and deformed in the direction of the weld line in the inherent strain region. and is representative of the bending of the weld line direction, inherent vertical bending amount Rx 11 of the first member M11 is defined by the equation shown by the equations 3, unique vertical bending amount Rx 12 of the second member M12 is the It is defined by the equation shown in Equation 7.

また、第1部材M11と第2部材M12の突合せ溶接時には、図2(d)に示すように、固有ひずみ領域において溶接線方向と直交する方向に湾曲して変形されることとなるが、横曲げとは、この溶接線方向と直交する方向の曲げをいうものであり、第1部材M11の固有横曲げ量Ry11は前記数4で示す式によって定義され、第2部材M12の固有横曲げ量Ry12は前記数8で示す式によって定義される。 Further, at the time of butt welding of the first member M11 and the second member M12, as shown in FIG. 2 (d), in the inherent strain region, the first member M11 and the second member M12 are curved and deformed in a direction perpendicular to the weld line direction. bending is intended to refer to the bending direction perpendicular to the weld line direction, inherent lateral bending amount Ry 11 of the first member M11 is defined by the equation shown by the equations 4, bending natural next second member M12 The quantity Ry 12 is defined by the equation shown in Equation 8 above.

なお、片側隅肉溶接、両側隅肉溶接及び重ね隅肉溶接などの他の溶接タイプにおける固有変形についても、突合せ溶接と同様に、縦収縮、横収縮、縦曲げ、横曲げの4つの基本変形によって規定することができる。   In addition, as for natural deformation in other welding types such as single side fillet welding, double side fillet welding and lap fillet welding, the four basic deformations of longitudinal shrinkage, transverse shrinkage, longitudinal bending and transverse bending are the same as butt welding. Can be defined by

また、前記固有変形データベースに収録された既存の固有変形データは、特定の条件についてのものであることから、例えば特許文献1には、既存の固有変形データベースを利用して既存の固有変形データに収録された溶接線とは異なる材料からなる溶接線の固有変形データを算出するようにしたものが開示されている。また、例えば特許文献2には、互いに溶接される被溶接部材の固有変形を、実際に被溶接部材を溶接した溶接変形前後の形状に基づいて計算するようにしたものが開示されている。   In addition, since the existing inherent deformation data recorded in the inherent deformation database is for a specific condition, for example, Patent Document 1 discloses that existing inherent deformation data is converted into existing inherent deformation data using the existing inherent deformation database. There is disclosed a technique in which inherent deformation data of a weld line made of a material different from the recorded weld line is calculated. Further, for example, Patent Document 2 discloses that the intrinsic deformation of welded members to be welded to each other is calculated based on the shapes before and after the welding deformation in which the welded members are actually welded.

特開2012−117927号公報JP 2012-117927 A 特開2013−182447号公報JP 2013-182447 A

ところで、複数の部材を実際に溶接して構造体を製造する場合、拘束治具によって拘束した状態で溶接することが一般に行われている。固有変形データについて溶接時の拘束条件を考慮していない場合、拘束治具によって拘束した状態で実際に溶接した溶接変形と固有変形データを用いて予測した溶接変形との誤差が大きくなる。   By the way, when a structure is manufactured by actually welding a plurality of members, it is generally performed to perform welding in a state of being restrained by a restraining jig. When the constraint conditions at the time of welding are not taken into consideration for the inherent deformation data, an error between the weld deformation actually welded in a state constrained by the restraining jig and the weld deformation predicted using the inherent deformation data becomes large.

これに対し、溶接時の拘束条件を考慮して溶接時の拘束条件ごとに熱弾塑性FEM解析によって溶接変形を計算することで、固有変形データを用いて予測した溶接変形に比べて溶接変形を精度良く予測することが可能であるが、溶接時の拘束条件ごとに熱弾塑性FEM解析によって溶接変形を計算することは計算量が非常に多く計算時間が長くなるという問題がある。また、拘束位置は設計変数であるので、拘束位置が変化する場合の熱弾塑性FEM解析による拘束固有変形を数多く計算するのは、現実的ではない。   On the other hand, the welding deformation is calculated by thermoelastic-plastic FEM analysis for each constraint condition in consideration of the constraint condition at the time of welding. Although it is possible to predict with high accuracy, calculating the welding deformation by the thermoelastic-plastic FEM analysis for each constraint condition at the time of welding has a problem that the calculation amount is very large and the calculation time becomes long. Further, since the restraint position is a design variable, it is not realistic to calculate a large number of restraint inherent deformations by thermoelastic-plastic FEM analysis when the restraint position changes.

拘束がない場合の溶接線に対応する固有変形データから、溶接時の拘束条件を考慮した拘束固有変形データを計算することができれば、この拘束固有変形データを用いて弾性FEM解析によって溶接変形を予測することで、比較的簡素な計算で溶接変形を精度良く予測することができるものと考えられる。   If it is possible to calculate constraint inherent deformation data considering the constraint conditions during welding from the inherent deformation data corresponding to the weld line when there is no constraint, the welding deformation can be predicted by elastic FEM analysis using the constraint inherent deformation data. By doing so, it is considered that the welding deformation can be accurately predicted by a relatively simple calculation.

そこで、本発明は、溶接時の拘束条件に応じた拘束固有変形データを計算する拘束固有変形データの計算システム及び計算プログラム、並びに拘束固有変形データを用いて構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する溶接変形予測システム及び溶接変形予測プログラムを提供することを課題とする。   Therefore, the present invention predicts welding deformation of a structure by FEM analysis using a constraint inherent deformation data calculation system and calculation program for calculating constraint inherent deformation data according to the constraint conditions during welding, and the constraint inherent deformation data. It is an object to provide a welding deformation prediction system and a welding deformation prediction program.

前記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。   In order to solve the above problems, the present invention is configured as follows.

まず、本願の請求項1に係る発明は、複数の部材を溶接してなる構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する際に用いる拘束条件を考慮した拘束固有変形データの計算システムであって、構造体の溶接線に対応する固有変形データを取得する固有変形データ取得手段と、溶接時に前記部材を拘束する拘束位置を取得する拘束位置取得手段と、前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置に基づいて、所定の変換式に従って、前記固有変形データ取得手段によって取得された固有変形データを変換して拘束固有変形データを算出する拘束固有変形データ算出手段と、前記溶接線の溶接幅を取得する溶接幅取得手段を有し、前記拘束固有変形データ算出手段は、前記所定の変換式に従って、拘束固有変形データを算出するときに、前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置を前記溶接幅取得手段によって取得された溶接幅で無次元化した値をパラメータとして用いて拘束固有変形データを算出することを特徴とする。
ここで、固有変形データとは、拘束がない状態における固有変形のデータをいい、拘束固有変形データとは、拘束がある状態における固有変形のデータをいうものとする。
First, the invention according to claim 1 of the present application is a calculation system for constraint inherent deformation data in consideration of constraint conditions used when predicting welding deformation of a structure formed by welding a plurality of members by FEM analysis, Intrinsic deformation data acquisition means for acquiring inherent deformation data corresponding to the weld line of the structure, restriction position acquisition means for acquiring a restriction position for restraining the member during welding, and restriction position obtained by the restriction position acquisition means Based on the above, in accordance with a predetermined conversion formula, the inherent deformation data obtained by the inherent deformation data obtaining means is converted to calculate the restricted inherent deformation data and the weld width of the weld line is obtained. and a weld width acquisition unit that, the constraint inherent variation data calculating means in accordance with the predetermined conversion formula, when calculating the restraint inherent deformation data, before And calculating a constraint inherent deformation data with the been restraining position acquired by the restraining position obtaining unit dimensionless with the obtained weld width by the weld width acquisition unit value as a parameter.
Here, intrinsic deformation data refers to data of intrinsic deformation in a state where there is no constraint, and constrained inherent deformation data refers to data of intrinsic deformation in a state where there is constraint.

また、請求項に係る発明は、前記請求項に係る発明において、前記変換式を算出する変換式算出手段を有し、前記変換式算出手段は、溶接時に前記部材を拘束することなく所定の溶接幅で溶接する溶接変形前後の形状に基づく固有変形データと前記部材を所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づく拘束固有変形データとを取得し、取得された前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合を複数の拘束位置について算出し、算出された前記複数の拘束位置についての前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合から、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータと該パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表した近似式の定数を算出し、前記近似式を、前記変換式として算出することを特徴とする。
The invention according to claim 2 has conversion formula calculation means for calculating the conversion formula in the invention according to claim 1 , wherein the conversion formula calculation means is predetermined without constraining the member during welding. Specific deformation data based on the shape before and after welding deformation to be welded with a welding width of and the constraint specific deformation data based on the shape before and after welding deformation to be welded by restraining the member at a predetermined restraining position, and the acquired The ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data is calculated for a plurality of constraint positions, and the constraint position is determined by the weld width from the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for the calculated plurality of constraint positions. A constant of an approximate expression representing the relationship between the dimensionless parameter and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data in the parameter is calculated, Equation, and calculates, as the conversion formula.

また、請求項に係る発明は、前記請求項に係る発明において、前記変換式算出手段は、前記変換式を、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータをb´とし、溶接線に対応する固有変形データをAとし、パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データをA(b´)とし、複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合に基づいて決定された定数をα、βとして、下記の関係式による指数関数として算出することを特徴とする。
A(b´)/A=1+α×exp(−β×b´)
The invention according to claim 3 is the invention according to claim 2 , wherein the conversion formula calculating means sets the conversion formula as a parameter b ′ obtained by making the constraint position dimensionless by the welding width, the corresponding unique deformation data and a 0, a constrained-specific modification data corresponding to the weld line in the parameter b'and a (b'), based on a ratio of the constraining specific modification data for the specific modification data for a plurality of restraining position The determined constants are calculated as an exponential function according to the following relational expression, where α and β are the constants.
A (b ′) / A 0 = 1 + α × exp (−β × b ′)

さらに、請求項に係る発明は、複数の部材を溶接してなる構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する溶接変形予測システムであって、前記構造体の各溶接線について拘束条件を考慮した拘束固有変形データを取得する手段として、構造体の溶接線に対応する固有変形データを取得する固有変形データ取得手段と、溶接時に前記部材を拘束する拘束位置を取得する拘束位置取得手段と、前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置に基づいて、所定の変換式に従って、前記固有変形データ取得手段によって取得された固有変形データを変換して拘束固有変形データを算出する拘束固有変形データ算出手段とを有すると共に、前記構造体を有限要素分割して作成した解析モデルに、前記拘束固有変形データ算出手段によって算出された各溶接線の拘束固有変形データを適用し、弾性FEM解析によって前記構造体の溶接変形を算出する溶接変形算出手段とを有し、前記構造体の各溶接線について拘束条件を考慮した拘束固有変形データを取得する手段として、前記溶接線の溶接幅を取得する溶接幅取得手段をさらに有し、前記拘束固有変形データ算出手段は、前記所定の変換式に従って、拘束固有変形データを算出するときに、前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置を前記溶接幅取得手段によって取得された溶接幅で無次元化した値をパラメータとして用いて拘束固有変形データを算出することを特徴とする。
Furthermore, the invention according to claim 4 is a welding deformation prediction system that predicts welding deformation of a structure formed by welding a plurality of members by FEM analysis, and considers constraint conditions for each weld line of the structure. As means for acquiring the constraint inherent deformation data, the inherent deformation data acquisition means for acquiring the inherent deformation data corresponding to the weld line of the structure, the constraint position acquisition means for acquiring the constraint position for restraining the member during welding, Based on the constraint position acquired by the constraint position acquisition unit, the constraint inherent deformation data calculation unit calculates the constraint inherent deformation data by converting the inherent deformation data acquired by the inherent deformation data acquisition unit according to a predetermined conversion formula. And an analysis model created by dividing the structure into finite elements is calculated by the constraint inherent deformation data calculation means. Apply the constraint inherent deformation data for each weld line was, elastic by FEM analysis possess a welding deformation calculating means for calculating a welding deformation of the structure, constraints inherent in consideration of constraints for each weld line of said structure As means for acquiring deformation data, the apparatus further comprises welding width acquisition means for acquiring the welding width of the weld line, and the constraint inherent deformation data calculation means calculates the constraint inherent deformation data according to the predetermined conversion formula. In addition, the constraint inherent deformation data is calculated using as a parameter a value obtained by making the constraint position acquired by the constraint position acquisition unit dimensionless with the welding width acquired by the welding width acquisition unit .

また、請求項に係る発明は、複数の部材を溶接してなる構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する際に用いる拘束条件を考慮した拘束固有変形データの計算プログラムであって、コンピュータを、構造体の溶接線に対応する固有変形データを取得する固有変形データ取得手段、溶接時に前記部材を拘束する拘束位置を取得する拘束位置取得手段、及び、前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置に基づいて、所定の変換式に従って、前記固有変形データ取得手段によって取得された固有変形データを変換して拘束固有変形データを算出する拘束固有変形データ算出手段として機能させ、コンピュータを、さらに、前記溶接線の溶接幅を取得する溶接幅取得手段として機能させ、該コンピュータを、前記拘束固有変形データ算出手段として機能させるときは、前記所定の変換式に従って、拘束固有変形データを算出するときに、前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置を前記溶接幅取得手段によって取得された溶接幅で無次元化した値をパラメータとして用いて拘束固有変形データを算出するように機能させることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is a calculation program for constraint inherent deformation data in consideration of constraint conditions used when FEM analysis predicts welding deformation of a structure formed by welding a plurality of members, and includes a computer. , Inherent deformation data acquisition means for acquiring inherent deformation data corresponding to the weld line of the structure, restraint position acquisition means for acquiring a restraint position for restraining the member at the time of welding, and constraint acquired by the restraint position acquisition means Based on the position, according to a predetermined conversion formula, the inherent deformation data acquired by the inherent deformation data acquisition unit is converted to calculate the constraint inherent deformation data to calculate the constraint inherent deformation data . The computer functions as a welding width acquisition means for acquiring a welding width of the weld line, and the computer calculates the constraint inherent deformation data. When functioning as a means, the constraint position acquired by the constraint position acquisition means is dimensionless with the weld width acquired by the weld width acquisition means when calculating the constraint inherent deformation data according to the predetermined conversion formula. It is made to function so that constraint specific deformation data may be calculated using the converted value as a parameter.

また、請求項に係る発明において、前記請求項に係る発明において、コンピュータを、さらに、前記変換式を算出する変換式算出手段として機能させ、該コンピュータを、前記変換式算出手段として機能させるときは、溶接時に前記部材を拘束することなく所定の溶接幅で溶接する溶接変形前後の形状に基づく固有変形データと前記部材を所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づく拘束固有変形データとを取得し、取得された前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合を複数の拘束位置について算出し、算出された前記複数の拘束位置についての前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合から、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータと該パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表した近似式の定数を算出し、前記近似式を、前記変換式として算出するように機能させることを特徴とする。
Further, in the invention according to claim 6 , in the invention according to claim 5 , the computer is further caused to function as conversion formula calculation means for calculating the conversion formula, and the computer is caused to function as the conversion formula calculation means. When, based on the specific deformation data based on the shape before and after welding deformation that welds with a predetermined welding width without constraining the member during welding and the shape before and after welding deformation that constrains the member at a predetermined restraining position and welds The constraint inherent deformation data is acquired, the ratio of the constraint inherent deformation data to the acquired inherent deformation data is calculated for a plurality of constraint positions, and the constraint for the inherent deformation data for the calculated plurality of constraint positions is calculated. From the ratio of the inherent deformation data, the parameter that made the constraint position dimensionless with the welding width and the inherent deformation data in the parameter Against calculating the approximate expression of the constant representing the relationship between the ratio of bound specific deformation data, the approximate expression, is characterized in that is operable to calculate, as the conversion formula.

また、請求項に係る発明は、前記請求項に係る発明において、コンピュータを、前記変換式算出手段として機能させるときは、前記変換式を、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータをb´とし、溶接線に対応する固有変形データをAとし、パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データをA(b´)とし、複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合に基づいて決定された定数をα、βとして、下記の関係式による指数関数として算出するように機能させることを特徴とする。
A(b´)/A=1+α×exp(−β×b´)
Further, in the invention according to claim 7 , in the invention according to claim 6 , when the computer functions as the conversion formula calculation unit, the conversion formula is set to a parameter obtained by making the constraint position dimensionless by the welding width. b ′, the inherent deformation data corresponding to the weld line is A 0 , the constraint inherent deformation data corresponding to the weld line in the parameter b ′ is A (b ′), and the constraint inherent to the inherent deformation data for a plurality of constraint positions The constants determined based on the ratio of the deformation data are set as α and β, and function as an exponential function according to the following relational expression.
A (b ′) / A 0 = 1 + α × exp (−β × b ′)

さらに、請求項に係る発明は、複数の部材を溶接してなる構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する溶接変形予測プログラムであって、コンピュータを、前記構造体の各溶接線について拘束条件を考慮した拘束固有変形データを取得する手段として、構造体の溶接線に対応する固有変形データを取得する固有変形データ取得手段、溶接時に前記部材を拘束する拘束位置を取得する拘束位置取得手段、及び、前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置に基づいて、所定の変換式に従って、前記固有変形データ取得手段によって取得された固有変形データを変換して拘束固有変形データを算出する拘束固有変形データ算出手段として機能させると共に、該コンピュータを、さらに、前記構造体を有限要素分割して作成した解析モデルに、前記拘束固有変形データ算出手段によって算出された各溶接線の拘束固有変形データを適用し、弾性FEM解析によって前記構造体の溶接変形を算出する溶接変形算出手段として機能させ、該コンピュータを、前記構造体の各溶接線について拘束条件を考慮した拘束固有変形データを取得する手段として、前記溶接線の溶接幅を取得する溶接幅取得手段としてさらに機能させ、該コンピュータを、前記拘束固有変形データ算出手段として機能させるときは、前記所定の変換式に従って、拘束固有変形データを算出するときに、前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置を前記溶接幅取得手段によって取得された溶接幅で無次元化した値をパラメータとして用いて拘束固有変形データを算出するように機能させることを特徴とする。
Furthermore, the invention according to claim 8 is a welding deformation prediction program for predicting welding deformation of a structure formed by welding a plurality of members by FEM analysis, wherein the computer is configured to perform a constraint condition for each weld line of the structure. As a means for acquiring constraint inherent deformation data taking into account, inherent deformation data acquisition means for acquiring inherent deformation data corresponding to the weld line of the structure, constraint position acquisition means for acquiring a constraint position for restraining the member during welding, And based on the constraint position acquired by the constraint position acquisition means, the constraint inherent deformation for calculating the constraint inherent deformation data by converting the inherent deformation data acquired by the inherent deformation data acquisition means according to a predetermined conversion formula In addition to functioning as data calculation means, the computer further analyzes the structure created by dividing the structure into finite elements. Le, apply the constraint inherent deformation data for each weld line calculated by the constraint inherent variation data calculating means to function as a welding deformation calculating means for calculating a welding deformation of the structure by a resilient FEM analysis, the computer Further, as means for acquiring the constraint inherent deformation data in consideration of the constraint condition for each weld line of the structure, the computer further causes the computer to function as the weld width acquisition means for acquiring the weld width of the weld line. When functioning as data calculation means, the constraint position acquired by the constraint position acquisition means when the constraint inherent deformation data is calculated according to the predetermined conversion formula is the welding width acquired by the welding width acquisition means. and characterized in that to function to calculate the constraint inherent deformation data using the non-dimensional values as parameters That.

以上の構成により、本願各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。   With the above configuration, according to the invention of each claim of the present application, the following effects can be obtained.

まず、本願の請求項1に係る発明によれば、構造体の溶接線に対応する固有変形データが、溶接時に部材を拘束する拘束位置に基づいて、所定の変換式に従って変換されて拘束固有変形データが算出されることとなる。これにより、溶接線に対応する固有変形データから、拘束条件を考慮した拘束固有変形データを計算することができる。したがって、構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する際に、拘束条件を考慮した拘束固有変形データを用いることで、比較的簡素な計算で溶接変形を精度良く予測することができる。   First, according to the invention according to claim 1 of the present application, the inherent deformation data corresponding to the weld line of the structure is converted according to a predetermined conversion formula based on the restraint position that restrains the member during welding, and the restraint inherent deformation is performed. Data will be calculated. As a result, it is possible to calculate the constraint inherent deformation data in consideration of the constraint condition from the inherent deformation data corresponding to the weld line. Therefore, when the welding deformation of the structure is predicted by FEM analysis, the welding deformation can be accurately predicted by relatively simple calculation by using the constraint inherent deformation data considering the constraint conditions.

また、所定の変換式に従って、拘束固有変形データが算出されるときに、拘束位置を溶接線の溶接幅で無次元化した値をパラメータとして用いて拘束固有変形データが算出される。これにより、溶接線の溶接幅を考慮しない場合に比して、拘束固有変形データを用いて構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する際に溶接変形を精度良く予測することができる。
Further, according to Jo Tokoro conversion formula, when the restraint-specific modification data is calculated, it constrained inherent deformation data is calculated using a value obtained by dimensionless welding width of the weld line arresting position as a parameter. Thereby, compared with the case where the welding width of a weld line is not considered, when welding deformation deformation of a structure is predicted by FEM analysis using constraint inherent deformation data, welding deformation can be predicted with high accuracy.

また、請求項に係る発明によれば、拘束することなく所定の溶接幅で溶接する溶接変形前後の形状に基づく固有変形データと所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づく拘束固有変形データとが取得され、固有変形データに対する拘束固有変形データの割合が複数の拘束位置について算出される。そして、複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータと該パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データとの関係を表した近似式の定数が算出され、前記近似式が、前記変換式として算出される。これにより、前記変換式を算出するために用いた拘束位置と異なる拘束位置について比較的簡素な計算で拘束固有変形データを算出することができ、前記効果を有効に奏することができる。
Further, according to the invention according to claim 2 , the inherent deformation data based on the shape before and after welding deformation that is welded with a predetermined welding width without being constrained and the shape before and after welding deformation that is constrained and welded at a predetermined restraining position. Based on the constraint inherent deformation data, the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data is calculated for a plurality of constraint positions. Then, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for a plurality of constraint positions, an approximation representing the relationship between the constraint position non-dimensional parameter with the welding width and the constraint inherent deformation data for the inherent deformation data in the parameter A constant of the formula is calculated, and the approximate formula is calculated as the conversion formula. As a result, the constraint inherent deformation data can be calculated by a relatively simple calculation for a constraint position different from the constraint position used to calculate the conversion formula, and the above-described effect can be effectively achieved.

また、請求項に係る発明によれば、前記変換式が、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータをb´とし、溶接線に対応する固有変形データをAとし、パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データをA(b´)とし、定数をα、βとして、A(b´)/A=1+α×exp(−β×b´)の関係式による指数関数として計算されることにより、いずれの拘束位置についても適用することができ、前記効果を有効に奏することができる。
According to the invention of claim 3 , the conversion formula is such that the parameter obtained by making the constraint position dimensionless by the welding width is b ′, the inherent deformation data corresponding to the weld line is A 0 , and the parameter b ′ As an exponential function according to the relational expression of A (b ′) / A 0 = 1 + α × exp (−β × b ′), where A (b ′) is the constraint inherent deformation data corresponding to the weld line, and α and β are constants. By being calculated, it can be applied to any restraint position, and the above-described effect can be effectively achieved.

また、請求項に係る発明によれば、前記請求項1に記載の固有変形データ取得手段、拘束位置取得手段、拘束固有変形データ算出手段、溶接幅取得手段と同様の手段によって算出された構造体の各溶接線についての拘束固有変形データを用いて、その構造体全体の溶接変形が弾性FEM解析によって計算されることになり、構造体の溶接変形を溶接時の拘束条件を考慮して比較的簡素な計算で精度良く予測することができる。
According to the invention of claim 4 , the structure calculated by the same means as the inherent deformation data acquisition means, restraint position acquisition means, restraint inherent deformation data calculation means , and welding width acquisition means of claim 1. The weld deformation of the entire structure is calculated by elastic FEM analysis using the constraint inherent deformation data for each weld line of the body, and the weld deformation of the structure is compared in consideration of the restraint conditions during welding. Can be predicted accurately with simple calculations.

そして、請求項5〜8に記載のプログラムに関する発明によれば、これをコンピュータで実行することにより、システムに関する前記請求項1〜に記載の発明と同様の効果を奏することができる。



According to the invention related to the program described in claims 5 to 8 , the same effect as that of the invention described in claims 1 to 4 relating to the system can be obtained by executing the program on a computer.



突合せ溶接時の固有変形を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the natural deformation | transformation at the time of butt welding. 固有ひずみ領域のみを切出した突合せ溶接時の固有変形を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the natural deformation | transformation at the time of butt welding which cut out only the intrinsic strain area | region. 複数の板状部材が溶接されてなる構造体モデルを示す図である。It is a figure which shows the structural body model formed by welding a some plate-shaped member. 非拘束状態及び拘束状態における溶接時の変形を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the deformation | transformation at the time of welding in a non-restraining state and a restraint state. 本発明の実施形態に係るシステムの全体構成を示す図である。1 is a diagram illustrating an overall configuration of a system according to an embodiment of the present invention. 図5に示す記憶装置の構成を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a storage device illustrated in FIG. 5. 溶接継手の図形データを示す図である。It is a figure which shows the graphic data of a welded joint. 固有変形データベースに記録されたデータを示す図である。It is a figure which shows the data recorded on the intrinsic deformation database. 溶接線条件データテーブルに記録されたデータを示す図である。It is a figure which shows the data recorded on the welding line condition data table. 変換式計算用データテーブルに記録されたデータを示す図である。It is a figure which shows the data recorded on the data table for conversion formula calculation. 変換式計算用データテーブルに記録された別のデータを示す図である。It is a figure which shows another data recorded on the data table for conversion formula calculation. 変換式データファイルに記録されたデータを示す図である。It is a figure which shows the data recorded on the conversion type | formula data file. 拘束固有変形結果データファイルに記録されたデータを示す図である。It is a figure which shows the data recorded on the restraint intrinsic deformation result data file. 構造体の溶接変形を予測する動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement which estimates the welding deformation of a structure. 拘束固有変形を算出する動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement which calculates a constraint natural deformation | transformation. 固有変形変換式を算出する動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement which calculates an intrinsic deformation conversion type | formula. 拘束パラメータと正規化縦収縮との関係と固有変形変換式とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a constraint parameter and normalized vertical contraction, and an intrinsic deformation conversion formula. 拘束パラメータと正規化横収縮との関係と固有変形変換式とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a constraint parameter and normalized lateral contraction, and an intrinsic deformation conversion formula. 拘束パラメータと正規化横曲げとの関係と固有変形変換式とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a constraint parameter and normalized lateral bending, and an intrinsic deformation conversion formula. 拘束パラメータと正規化縦収縮との関係と別の固有変形変換式とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a constraint parameter and normalized vertical contraction, and another intrinsic deformation conversion formula. 拘束パラメータと正規化横収縮との関係と別の固有変形変換式とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a constraint parameter and normalization lateral contraction, and another intrinsic deformation conversion formula. 拘束パラメータと正規化横曲げとの関係と別の固有変形変換式とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a constraint parameter and normalized transverse bending, and another intrinsic deformation conversion formula. 拘束パラメータと正規化縦収縮との関係とまた別の固有変形変換式とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a constraint parameter and normalized vertical contraction, and another intrinsic deformation conversion formula. 拘束パラメータと正規化横収縮との関係とまた別の固有変形変換式とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a constraint parameter and normalization lateral contraction, and another intrinsic deformation conversion formula. 拘束パラメータと正規化横曲げとの関係とまた別の固有変形変換式とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a constraint parameter and normalized transverse bending, and another natural deformation transformation formula. 別の溶接継手の図形データを示す図である。It is a figure which shows the graphic data of another welded joint. 別の溶接継手について溶接線条件データテーブルに記録されたデータを示す図である。It is a figure which shows the data recorded on the weld line condition data table about another welded joint. 別の溶接継手について変換式計算用データテーブルに記録されたデータを示す図である。It is a figure which shows the data recorded on the data table for conversion type calculation about another welded joint. 別の溶接継手について変換式計算用データテーブルに記録された別のデータを示す図である。It is a figure which shows the other data recorded on the data table for conversion formula calculation about another welded joint. 別の溶接継手について第1部材の拘束パラメータと正規化縦収縮との関係と固有変形変換式とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the restraint parameter of a 1st member, normalized vertical contraction, and an intrinsic deformation conversion formula about another welded joint. 別の溶接継手について第1部材の拘束パラメータと正規化横収縮との関係と固有変形変換式とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the constraint parameter of a 1st member, normalized transverse contraction, and an intrinsic deformation conversion formula about another welded joint. 別の溶接継手について第1部材の拘束パラメータと正規化横曲げとの関係と固有変形変換式とを示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the constraint parameter of a 1st member, normalized transverse bending, and an intrinsic deformation conversion formula about another welded joint.

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図3は、複数の板状部材が溶接されてなる構造体モデルを示す図である。図3に示す構造体モデル1は、第1部材M1と第2部材M2を溶接線L1で溶接し、第1部材M1と第3部材M3を溶接線L2で溶接し、第1部材M1と第4部材M4を溶接線L3で溶接するなど、複数の板状部材を溶接して製造するように設計されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 3 is a diagram showing a structure model formed by welding a plurality of plate-like members. In the structure model 1 shown in FIG. 3, the first member M1 and the second member M2 are welded with a weld line L1, the first member M1 and the third member M3 are welded with a weld line L2, and the first member M1 and the first member M1 It is designed to weld and manufacture a plurality of plate-like members, such as welding the four members M4 with a welding line L3.

本実施形態では、図3に示すような複数の板状部材が溶接されてなる構造体の溶接変形を予測する際に用いる各溶接線についての固有変形データから、拘束条件を考慮した拘束固有変形データを計算し、また、その拘束固有変形データを用いて構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する。なお、前記板状部材には、平面状のものの他、曲面状、球面状等のものも含む。   In this embodiment, the constraint inherent deformation in consideration of the constraint condition from the inherent deformation data for each weld line used when predicting the weld deformation of the structure formed by welding a plurality of plate-like members as shown in FIG. Data is calculated, and weld deformation of the structure is predicted by FEM analysis using the constraint inherent deformation data. The plate-like member includes not only a flat member but also a curved member, a spherical member, and the like.

ここで、固有変形データとは、拘束がない状態における固有変形のデータをいい、拘束固有変形データとは、拘束がある状態における固有変形のデータをいうものとする。   Here, intrinsic deformation data refers to data of intrinsic deformation in a state where there is no constraint, and constrained inherent deformation data refers to data of intrinsic deformation in a state where there is constraint.

図4は、非拘束状態及び拘束状態における溶接時の変形を説明するための説明図である。第1部材M1と第2部材M2とを溶接線L1で突合せ溶接によって接合する場合、図4(a)に示すように、拘束治具によって拘束されていない非拘束状態で溶接されるときは溶接後に大きく溶接変形するが、図4(b)に示すように、拘束治具2によって拘束された状態で溶接されるときは、非拘束状態で溶接されるときに比して小さく溶接変形することとなる。   FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining deformation during welding in the unconstrained state and the constrained state. When the first member M1 and the second member M2 are joined by butt welding at the welding line L1, as shown in FIG. 4A, welding is performed when welding is performed in an unconstrained state not restrained by a restraining jig. Later, the welding deformation is large, but as shown in FIG. 4 (b), when welding in a state of being restrained by the restraining jig 2, the welding deformation is smaller than when welding in an unconstrained state. It becomes.

このように拘束条件に応じて溶接変形が異なることから、溶接変形の予測を精度良く行うため、本実施形態では、被溶接部材について溶接線に対応する固有変形データから、拘束条件を考慮した拘束固有変形データを計算して、この拘束固有変形データを溶接変形の予測に用いる。   Since the welding deformation varies depending on the constraint conditions as described above, in this embodiment, in order to accurately predict the welding deformation, in the present embodiment, the constraint considering the constraint conditions from the inherent deformation data corresponding to the weld line for the member to be welded. The inherent deformation data is calculated, and the constraint inherent deformation data is used for prediction of welding deformation.

以下、本発明の実施形態に係る拘束固有変形データの計算システム及び溶接変形予測システムについて説明する。   Hereinafter, a constraint inherent deformation data calculation system and a welding deformation prediction system according to an embodiment of the present invention will be described.

図5は、本発明の実施形態に係るシステムの全体構成を示す図である。図5に示すように、本発明の実施形態に係るシステムは、コンピュータ10を中心として構成され、コンピュータ10は、中央処理装置11と、拘束固有変形データの計算や溶接変形の計算に必要なデータなどを入力するためのキーボートなどの入力装置12と、拘束固有変形データの計算結果や溶接変形の計算結果などを表示するためのディスプレイなどの表示装置13と、拘束固有変形データを計算するためのプログラムや溶接変形を計算するためのプログラムなどを記憶するメモリなどの記憶装置14と、溶接変形の計算結果などを出力するプリンタなどの出力装置15とを有し、溶接線についての固有変形データが保存された固有変形データベース20に接続されている。   FIG. 5 is a diagram showing an overall configuration of a system according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the system according to the embodiment of the present invention is configured with a computer 10 as the center. The computer 10 and the central processing unit 11 and data necessary for calculation of constraint inherent deformation data and calculation of welding deformation. An input device 12 such as a keyboard for inputting the data, a display device 13 such as a display for displaying the calculation result of the constraint specific deformation data, the calculation result of the welding deformation, and the like, and the constraint specific deformation data for calculating A storage device 14 such as a memory for storing a program, a program for calculating welding deformation, and the like, and an output device 15 such as a printer for outputting a calculation result of welding deformation, etc. It is connected to the stored unique deformation database 20.

中央処理装置11は、入力装置12、表示装置13及び出力装置15を制御するとともに、記憶装置14及び固有変形データベース20にアクセス可能に構成されている。中央処理装置11は、入力装置12を介して入力された情報と、記憶装置14に記録されているプログラム及びデータと、固有変形データベース20に保存されている固有変形データとを用いて、拘束固有変形データの計算や溶接変形の計算をすると共に、溶接変形の計算結果を記憶装置14に保存するように構成されている。   The central processing unit 11 is configured to control the input device 12, the display device 13, and the output device 15, and to be able to access the storage device 14 and the inherent deformation database 20. The central processing unit 11 uses the information input via the input device 12, the program and data recorded in the storage device 14, and the inherent deformation data stored in the inherent deformation database 20, and uses the constraint uniqueness. The deformation data is calculated and the welding deformation is calculated, and the calculation result of the welding deformation is stored in the storage device 14.

図6は、図5に示す記憶装置の構成を示す図である。図6に示すように、記憶装置14は、プログラム記憶部とデータ記憶部とを有しており、プログラム記憶部には、構造体の図形データを有限要素分割して解析モデルを作成するための解析モデル作成プログラムと、固有変形データを拘束固有変形データに変換する変換式を計算するための変換式計算プログラムと、固有変形データから拘束固有変形データを計算するための拘束固有変形計算プログラムと、構造体の溶接変形を弾性FEM解析によって計算するための溶接変形計算プログラムと、入力画面や解析結果などを表示するための表示プログラムなどが記憶されている。   FIG. 6 is a diagram showing the configuration of the storage device shown in FIG. As shown in FIG. 6, the storage device 14 includes a program storage unit and a data storage unit. The program storage unit divides the figure data of the structure into finite elements and creates an analysis model. An analysis model creation program, a conversion formula calculation program for calculating a conversion formula for converting the inherent deformation data into the constraint inherent deformation data, a constraint inherent deformation calculation program for calculating the constraint inherent deformation data from the inherent deformation data, A welding deformation calculation program for calculating the welding deformation of the structure by elastic FEM analysis, a display program for displaying an input screen, an analysis result, and the like are stored.

変換式計算プログラムは、溶接時に部材を拘束することなく所定の溶接幅で溶接する溶接変形前後の形状に基づく固有変形データと部材を所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づく拘束固有変形データとを取得し、取得した固有変形データに対する拘束固有変形データの割合を複数の拘束位置について算出し、算出した複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータと該パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表した近似式の定数を算出し、前記近似式を、固有変形データを拘束固有変形データに変換する変換式として計算するようになっている。   The conversion calculation program converts the inherent deformation data based on the shape before and after welding deformation to be welded with a predetermined welding width without constraining the member at the time of welding, and the shape before and after welding deformation to restrain the member at a predetermined restraining position and weld it. And the ratio of the constraint inherent deformation data to the acquired inherent deformation data is calculated for a plurality of constraint positions, and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for the calculated plurality of constraint positions is obtained. , Calculating a constant of an approximate expression that represents the relationship between the parameter in which the constraint position is made dimensionless by the welding width and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data in the parameter, and the approximate expression is constrained to the inherent deformation data. It is calculated as a conversion formula for converting into inherent deformation data.

拘束固有変形計算プログラムは、溶接時に部材を拘束する拘束位置に基づいて、所定の変換式に従って、溶接線に対応する固有変形データを変換して拘束固有変形データを計算するようになっており、具体的には、所定の変換式に従って、拘束固有変形データを算出するときに、溶接時に部材を拘束する拘束位置を溶接線の溶接幅で無次元化した値をパラメータとして用いて拘束固有変形データを計算するようになっている。   The constraint inherent deformation calculation program calculates the constraint inherent deformation data by converting the inherent deformation data corresponding to the weld line in accordance with a predetermined conversion formula based on the constraint position where the member is restrained during welding. Specifically, when calculating the constraint specific deformation data in accordance with a predetermined conversion formula, the constraint specific deformation data is obtained using as a parameter a value obtained by making the constraint position for binding the member during welding non-dimensional with the weld width of the weld line. Is supposed to calculate.

溶接変形計算プログラムは、構造体を有限要素分割して作成した解析モデルに、各溶接線の拘束固有変形データを適用し、既知の弾性FEM解析によって構造体の溶接変形を計算するようになっている。   The welding deformation calculation program applies the constraint inherent deformation data of each weld line to an analysis model created by dividing a structure into finite elements, and calculates the weld deformation of the structure by a known elastic FEM analysis. Yes.

一方、データ記憶部には、複数の部材を溶接してなる構造体の図形データが記録される構造体形状データファイルと、構造体の各溶接線について溶接方法、溶接タイプ、溶接条件及び被溶接部材等が記録される溶接線条件データテーブルと、固有変形データを、拘束条件を考慮した拘束固有変形データに変換する変換式を計算するために、各溶接線について溶接時に部材を拘束することなく溶接する溶接変形前後の形状に基づく固有変形データと部材を所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づく拘束固有変形データとが記録される変換式計算用データテーブルとが設けられている。   On the other hand, in the data storage unit, a structure shape data file in which graphic data of a structure formed by welding a plurality of members is recorded, and a welding method, a welding type, a welding condition, and a welding target for each weld line of the structure Without calculating the welding line condition data table in which the members are recorded and the conversion formula for converting the specific deformation data into the constrained natural deformation data considering the constraint conditions There is provided a conversion calculation calculation data table in which inherent deformation data based on the shape before and after welding deformation to be welded and constrained inherent deformation data based on the shape before and after welding deformation in which a member is restrained at a predetermined restraining position and welded are provided It has been.

データ記憶部にはまた、各溶接線について固有変形データを拘束固有変形データに変換する変換式の計算結果が記録される変換式データファイルと、各溶接線に対応する固有変形データから計算された拘束固有変形データの計算結果が記録される拘束固有変形結果データファイルと、構造体の溶接変形の計算結果が記録される溶接変形結果データファイルとが設けられている。   The data storage unit also calculates the conversion formula data file that records the calculation result of the conversion formula for converting the specific deformation data into the constraint specific deformation data for each weld line, and the specific deformation data corresponding to each weld line. A constraint inherent deformation result data file in which the calculation result of the constraint inherent deformation data is recorded, and a welding deformation result data file in which the calculation result of the weld deformation of the structure is recorded are provided.

図7は、溶接継手の図形データを示す図であり、図7(a)は、溶接継手の斜視図、図7(b)は、溶接継手の正面図である。本実施形態では、構造体モデル1の溶接線L1について、溶接線に対応する固有変形データから拘束条件を考慮した拘束固有変形データを算出する場合について説明する。   FIG. 7 is a diagram showing graphic data of a welded joint, FIG. 7A is a perspective view of the welded joint, and FIG. 7B is a front view of the welded joint. In the present embodiment, a description will be given of a case where the constraint inherent deformation data considering the constraint condition is calculated from the inherent deformation data corresponding to the weld line for the weld line L1 of the structure model 1.

構造体の図形データが入力装置12を介して入力され、構造体形状データファイルに記録され、溶接線に対応する溶接継手の図形データが記録される。同一形状及び同一物性を有する板状の第1部材M1と第2部材M2とが突合せ溶接された突合せ継手の溶接線L1については、第1部材M1と第2部材M2とはそれぞれ、溶接線L1の中心から距離bとなるように配置された拘束治具によって拘束された状態で溶接される(図4(b)参照)。 The graphic data of the structure is input via the input device 12 and recorded in the structure shape data file, and the graphic data of the weld joint corresponding to the weld line is recorded. Regarding the weld line L1 of the butt joint in which the plate-like first member M1 and second member M2 having the same shape and the same physical properties are butt-welded, the first member M1 and the second member M2 are respectively weld lines L1. Welding is performed in a state of being restrained by a restraining jig arranged so as to be a distance b 1 from the center (see FIG. 4B).

本実施形態では、拘束条件として、溶接線L1の中心から距離bとなる位置で拘束治具によって拘束されることを模擬して、図7に示すように、溶接線L1の中心からの距離bとなる上下の拘束位置bの節点を固定して溶接変形を計算する。具体的には拘束位置bの各節点についてX、Y、Z方向を拘束して固定し、溶接後に拘束を解放した場合について溶接変形を計算する。なお、溶接線L1について、溶接幅を2bwとし、第1及び第2部材M1、M2の長さ、幅及び板厚をそれぞれl、w及びtとして示している。なお、本実施形態では、l、w及びtはそれぞれ400mm、200mm、10mmに設定し、bwは10mmに設定した。 In the present embodiment, as a constraint condition, and simulated to be bound by the restraining jig main the distance b 1 from the position of the weld line L1, as shown in FIG. 7, the distance from the center of the weld line L1 by fixing the upper and lower nodes of the restrained position b 1 of the b 1 calculates the welding deformation. Specific to each node of the arresting position b 1 is X, Y, and fixed by constraining the Z-direction, to calculate the welding distortion in the case releasing the restraint after welding. For the weld line L1, the welding width is 2bw 1, and the length, width, and plate thickness of the first and second members M1, M2 are shown as l 1 , w 1, and t 1 , respectively. In this embodiment, l 1 , w 1 and t 1 are set to 400 mm, 200 mm and 10 mm, respectively, and bw 1 is set to 10 mm.

図8は、固有変形データベースに記録されたデータを示す図である。図8に示すように、固有変形データベースには、溶接線に対応する固有変形データが、溶接方法、溶接タイプ、被溶接部材及び溶接条件などの条件情報とともに予め登録されている。具体的には、アーク又はレーザなどの溶接方法、突合せ溶接、片側隅肉溶接、両側隅肉溶接又は重ね隅肉溶接などの溶接タイプ、被溶接部材として鋼板又はアルミニウム板などの材料、板厚、密度、比熱及び熱膨張係数、溶接条件として電流、電圧、速度及び熱効率、並びに固有変形データとして縦収縮量、横収縮量、縦曲げ量及び横曲げ量が記録されている。   FIG. 8 is a diagram showing data recorded in the inherent deformation database. As shown in FIG. 8, in the inherent deformation database, inherent deformation data corresponding to the weld line is registered in advance together with condition information such as a welding method, a welding type, a member to be welded, and welding conditions. Specifically, welding methods such as arc or laser, butt welding, one-side fillet welding, double-side fillet welding or lap fillet welding, etc., materials such as steel plate or aluminum plate as a member to be welded, plate thickness, The density, specific heat and thermal expansion coefficient, current, voltage, speed and thermal efficiency as welding conditions, and longitudinal shrinkage, lateral shrinkage, longitudinal bending and lateral bending as intrinsic deformation data are recorded.

番号1に登録された溶接タイプが突合せ溶接であるデータでは、互いに溶接される第1部材と第2部材とが同一の板厚を有して同一の固有変形データを有することから板厚及び固有変形データの欄は二段に分けられることなく記録されているが、番号4に登録された溶接タイプが両側隅肉溶接であるデータでは、互いに溶接される第1部材と第2部材とが異なる板厚及び固有変形データを有することから板厚と固有変形データ、すなわち縦収縮量、横収縮量、縦曲げ量、横曲げ量の欄とが上下二段に分けられ、上段に第1部材のデータが記録され、下段に第2部材のデータが記録されている。   In the data where the welding type registered in No. 1 is butt welding, the first member and the second member welded to each other have the same plate thickness and the same inherent deformation data, so that the plate thickness and the specific Although the column of deformation data is recorded without being divided into two stages, in the data in which the welding type registered in the number 4 is double-sided fillet welding, the first member and the second member welded to each other are different. Since it has plate thickness and intrinsic deformation data, the column of thickness and intrinsic deformation data, that is, the vertical shrinkage amount, lateral shrinkage amount, vertical bending amount, and horizontal bending amount are divided into two upper and lower stages, and the upper part of the first member Data is recorded, and data of the second member is recorded in the lower part.

このように、固有変形データベースには、第1部材と第2部材の固有変形データが異なる場合、上段に第1部材のデータが記録され、下段に第2部材のデータが記録される。なお、固有変形データベースに、構造体の溶接線と同一の溶接方法、溶接タイプ、被溶接部材及び溶接条件の固有変形データが存在しない場合、例えば特許文献1や特許文献2に記載の方法などを用いて、構造体の溶接線に対応する固有変形データが予め登録される。固有変形データとして、拘束なしの実験による溶接変形に基づく固有変形データや熱弾塑性FEM解析による溶接変形に基づく固有変形データなどを用いることができる。   In this way, in the inherent deformation database, when the inherent deformation data of the first member and the second member are different, the data of the first member is recorded in the upper stage, and the data of the second member is recorded in the lower stage. In the case where the inherent deformation database does not include the same welding method, welding type, welded member, and welding condition specific deformation data as the weld line of the structure, for example, the methods described in Patent Document 1 and Patent Document 2 are used. The inherent deformation data corresponding to the weld line of the structure is registered in advance. As the inherent deformation data, it is possible to use inherent deformation data based on welding deformation based on an experiment without constraint, inherent deformation data based on welding deformation based on thermoelastic-plastic FEM analysis, or the like.

図8の番号1に登録されたデータでは、t、ρ、c、αはそれぞれ第1及び第2部材の板厚、密度、比熱、熱膨張係数を示し、I、V、v、ηはそれぞれ溶接条件の電流、電圧、速度、熱効率を示し、Dx、Dy、Rx、Ryはそれぞれ第1及び第2部材について固有変形の縦収縮量、横収縮量、縦曲げ量、横曲げ量を示し、図8の番号4に登録されたデータでは、t4a、t4bはそれぞれ第1、第2部材の板厚を示し、ρ、c、αはそれぞれ第1及び第2部材の密度、比熱、熱膨張係数を示し、I、V、v、ηはそれぞれ溶接条件の電流、電圧、速度、熱効率を示し、Dx4a、Dy4a、Rx4a、Ry4aはそれぞれ第1部材について固有変形の縦収縮量、横収縮量、縦曲げ量、横曲げ量を示し、Dx4b、Dy4b、Rx4b、Ry4bはそれぞれ第2部材について固有変形の縦収縮量、横収縮量、縦曲げ量、横曲げ量を示している。 In the data registered in number 1 in FIG. 8, t 1 , ρ 1 , c 1 , and α 1 indicate the plate thickness, density, specific heat, and thermal expansion coefficient of the first and second members, respectively, and I 1 , V 1 , V 1 , and η 1 represent current, voltage, speed, and thermal efficiency of the welding conditions, respectively, and Dx 1 , Dy 1 , Rx 1 , and Ry 1 represent the longitudinal shrinkage and lateral shrinkage of the inherent deformation of the first and second members, respectively. In the data registered in the number 4 in FIG. 8, t 4a and t 4b indicate the thicknesses of the first and second members, respectively, and ρ 4 , c 4 , α 4 indicates the density, specific heat, and thermal expansion coefficient of the first and second members, respectively. I 4 , V 4 , v 4 , and η 4 indicate the current, voltage, speed, and thermal efficiency of the welding conditions, respectively. Dx 4a , Dy 4a , Rx 4a , and Ry 4a are the longitudinal deformation amount and lateral contraction of the inherent deformation of the first member, respectively. Dx 4b , Dy 4b , Rx 4b , and Ry 4b respectively indicate the longitudinal deformation amount, lateral shrinkage amount, longitudinal bending amount, and lateral bending amount of the inherent deformation of the second member. Yes.

図9は、溶接線条件データテーブルに記録されたデータを示す図である。溶接線について、溶接線番号、溶接方法、溶接タイプ、溶接条件及び被溶接部材が入力装置12を介して入力され、図9に示すように、溶接線条件データテーブルに、溶接線番号、溶接方法、溶接タイプ、溶接条件として溶接幅、溶接時の拘束位置、電流、電圧、速度及び熱効率、並びに被溶接部材である第1及び第2部材の材料、長さ、幅、板厚、ヤング率及びポアソン比が記録される。なお、溶接幅は、被溶接部材ごとの溶接幅bwが記録される。 FIG. 9 is a diagram showing data recorded in the welding line condition data table. For the weld line, the weld line number, welding method, welding type, welding condition, and member to be welded are input via the input device 12, and as shown in FIG. , Welding type, welding width as welding conditions, restraint position during welding, current, voltage, speed and thermal efficiency, and materials of first and second members to be welded, length, width, plate thickness, Young's modulus and The Poisson's ratio is recorded. Incidentally, the welding width, the welding width bw 1 per weld members is recorded.

図9の溶接線L1に記録されたデータでは、bw、b、I、V、v、ηはそれぞれ溶接条件としての溶接幅、溶接時の拘束位置、電流、電圧、速度、熱効率を示し、l、W、t、E、νはそれぞれ第1及び第2部材の長さ、幅、板厚、ヤング率、ポアソン比を示している。図9では、第1及び第2部材は同一形状及び同一物性を有することから1つの被溶接部材について記録されているが、第1及び第2部材の形状及び物性が異なるときはそれぞれの被溶接部材について記録される。 In the data recorded on the weld line L1 in FIG. 9, bw 1 , b 1 , I 1 , V 1 , v 1 , and η 1 are the welding width, the restrained position at the time of welding, current, voltage, and speed, respectively. , 1 , W 1 , t 1 , E 1 , and ν 1 represent the length, width, plate thickness, Young's modulus, and Poisson's ratio of the first and second members, respectively. In FIG. 9, since the first and second members have the same shape and the same physical properties, one member to be welded is recorded. However, when the shapes and physical properties of the first and second members are different, the respective welded members are recorded. Recorded for member.

図10は、変換式計算用データテーブルに記録されたデータを示す図である。本実施形態では、固有変形データから拘束固有変形データに変換する変換式を計算するために、溶接時に部材を拘束することなく溶接する溶接変形前後の形状に基づいて算出された固有変形データが入力装置12を介して入力され、図10に示すように、変換式計算用データ1に、溶接線番号、溶接幅、被溶接部材である第1及び第2部材について固有変形データの縦収縮量、横収縮量、縦曲げ量、横曲げ量が記録される。   FIG. 10 is a diagram showing data recorded in the conversion formula calculation data table. In this embodiment, in order to calculate a conversion formula for converting from inherent deformation data to constrained inherent deformation data, inherent deformation data calculated based on the shape before and after welding deformation is input without constraining the member during welding. As shown in FIG. 10, the conversion formula calculation data 1 includes a welding line number, a welding width, and a longitudinal shrinkage amount of inherent deformation data for the first and second members to be welded, as shown in FIG. The amount of horizontal shrinkage, the amount of vertical bending, and the amount of horizontal bending are recorded.

溶接時に部材を拘束することなく溶接する溶接変形前後の形状に基づいて算出された固有変形データは、第1及び第2部材を拘束することなく溶接したときの溶接変形を熱弾塑性FEM解析を用いて解析し、熱弾塑性FEM解析で得られたデータから、具体的には固有ひずみ分布データから固有ひずみをその発生領域で積分して前述した数1〜8で示す式を用いて算出される。   Inherent deformation data calculated based on the shape before and after welding deformation that welds without constraining the member at the time of welding is obtained by performing thermoelastic-plastic FEM analysis on the welding deformation when welding without restraining the first and second members. Calculated from the data obtained by thermo-elasto-plastic FEM analysis, specifically, the inherent strain is integrated from the inherent strain distribution data in the generation region, and is calculated using the equations shown in the above formulas 1-8. The

図11は、変換式計算用データテーブルに記録された別のデータを示す図である。本実施形態ではまた、固有変形データから拘束固有変形データに変換する変換式を計算するために、溶接時に部材を所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づいて算出された拘束固有変形データが入力装置12を介して入力され、図11に示すように、変換式計算用データ2に、溶接線番号、溶接幅、溶接時の拘束位置、溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した値である拘束パラメータ、被溶接部材である第1及び第2部材について拘束条件を考慮した固有変形データである拘束固有変形データの縦収縮量、横収縮量、縦曲げ量、横曲げ量が記録される。   FIG. 11 is a diagram showing another data recorded in the conversion formula calculation data table. Further, in this embodiment, in order to calculate a conversion formula for converting the inherent deformation data into the constrained inherent deformation data, it is calculated based on the shape before and after the welding deformation in which the member is constrained and welded at a predetermined restraint position during welding. The constraint inherent deformation data is input via the input device 12, and as shown in FIG. 11, the welding line number, the welding width, the constraint position at the time of welding, and the constraint position at the time of welding are added to the conversion formula calculation data 2. Dimensional value obtained by dividing by the constraint parameter, the longitudinal contraction amount, the lateral contraction amount, the longitudinal contraction amount of the constraint inherent deformation data that is the inherent deformation data considering the constraint conditions for the first and second members to be welded Bending amount and lateral bending amount are recorded.

溶接時に部材を所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づいて算出された拘束固有変形データは、第1及び第2部材を所定の拘束位置で拘束したときの溶接変形を熱弾塑性FEM解析を用いて解析し、熱弾塑性FEM解析で得られたデータから、具体的には固有ひずみ分布データから固有ひずみをその発生領域で積分して前述した数1〜8で示す式を用いて算出される。   The constraint inherent deformation data calculated based on the shape before and after welding deformation in which the member is restrained and welded at a predetermined restraining position during welding is the welding deformation when the first and second members are restrained at the prescribed restraining position. From the data obtained by thermo-elasto-plastic FEM analysis and obtained from the thermo-elasto-plastic FEM analysis, specifically, the inherent strain is integrated from the inherent strain distribution data in the generation region and expressed by the above-described equations 1-8. Calculated using the formula.

前記変換式を計算するための拘束固有変形データは、前記変換式を計算するための固有変形データを算出するときと第1及び第2部材を所定の拘束位置で拘束することを除いて同一条件で熱弾塑性FEM解析を行い、前記変換式を計算するための固有変形データを算出するときと同様にして熱弾塑性FEM解析で得られた固有ひずみをその発生領域で積分して算出される。   The constraint inherent deformation data for calculating the conversion equation is the same as that when calculating the inherent deformation data for calculating the conversion equation, except that the first and second members are constrained at a predetermined constraint position. The thermal elastic-plastic FEM analysis is performed at, and the intrinsic strain obtained by the thermo-elasto-plastic FEM analysis is integrated in the generation region in the same manner as when calculating the intrinsic deformation data for calculating the conversion formula. .

なお、固有変形の縦曲げについては、弾性FEM解析によって構造体の溶接変形を解析する際に溶接変形への影響が少ないことから、本実施形態では、変換式計算用データ1、2に記録される固有変形データ、拘束固有変形データの縦曲げについてはゼロとして記録される。   Note that the longitudinal bending of the inherent deformation is recorded in the conversion formula calculation data 1 and 2 in this embodiment because the influence on the welding deformation is small when the welding deformation of the structure is analyzed by elastic FEM analysis. The longitudinal bending of the inherent deformation data and the constraint inherent deformation data is recorded as zero.

また、固有変形データを拘束固有変形データに変換する変換式を計算するために用いる溶接時に部材を拘束することなく溶接する溶接変形前後の形状に基づく固有変形データと部材を所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づく拘束固有変形データとは、熱弾塑性FEM解析を用いた溶接変形前後の形状に基づいて逆解析法を用いて算出するなどその他の方法によって算出することも可能である。   In addition, the specific deformation data based on the shape before and after the welding deformation and the member are constrained at a predetermined restraining position without being constrained at the time of welding, which is used to calculate a conversion formula for converting the specific deformation data into the constrained natural deformation data. The constraint inherent deformation data based on the shape before and after welding deformation to be welded is calculated by other methods such as calculating by using an inverse analysis method based on the shape before and after welding deformation using thermoelastic-plastic FEM analysis. Is also possible.

本実施形態では、溶接時に部材を拘束することなく溶接する溶接変形前後の形状に基づく固有変形データと部材を所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づく拘束固有変形データとから、前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合が複数の拘束位置について算出される。   In this embodiment, inherent deformation data based on the shape before and after welding deformation that welds without constraining the member during welding, and restricted inherent deformation data based on the shape before and after welding deformation that restrains the member at a predetermined restraining position and welds Therefore, the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data is calculated for a plurality of constraint positions.

そして、算出された複数の拘束位置についての前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合から、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータと該パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表した近似式の定数が算出され、前記近似式が、固有変形データを拘束固有変形データに変換する変換式として算出される。   Then, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for the plurality of calculated constraint positions, a parameter in which the constraint position is made dimensionless by the welding width and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data in the parameter A constant of an approximate expression that expresses the relationship is calculated, and the approximate expression is calculated as a conversion expression for converting the inherent deformation data into the constrained inherent deformation data.

前記変換式は、下記の数9で示す式による指数関数として算出される。ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化したパラメータ、Aは溶接線に対応する固有変形データ、A(b´)はパラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データ、α、βは複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合に基づいて決定された定数である。 The conversion formula is calculated as an exponential function according to the formula shown in Equation 9 below. Here, b ′ is a non-dimensional parameter obtained by dividing the restraint position at the time of welding by the welding width, A 0 is the specific deformation data corresponding to the weld line, and A (b ′) corresponds to the weld line in the parameter b ′. Constraint inherent deformation data, α and β are constants determined based on the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for a plurality of constraint positions.

前記変換式は、固有変形の縦収縮、横収縮、横曲げのそれぞれについて算出される。固有変形の縦曲げについては、弾性FEM解析によって構造体の溶接変形を解析する際に溶接変形への影響が少ないことから、本実施形態では、前記変換式を算出することなく拘束固有変形データの縦曲げをゼロに設定して弾性FEM解析によって構造体の溶接変形が解析される。   The conversion formula is calculated for each of the natural deformations of longitudinal shrinkage, lateral shrinkage, and lateral bending. With respect to the longitudinal bending of the inherent deformation, since there is little influence on the welding deformation when analyzing the welding deformation of the structure by the elastic FEM analysis, in this embodiment, the constraint inherent deformation data is not calculated without calculating the conversion equation. The welding deformation of the structure is analyzed by elastic FEM analysis with the longitudinal bending set to zero.

図12は、変換式データファイルに記録されたデータを示す図である。図12に示すように、変換式データファイルには、溶接線番号とともに、算出された固有変形データを拘束固有変形データに変換する変換式、具体的には縦収縮、横収縮、横曲げのそれぞれの変換式が記録される。   FIG. 12 is a diagram showing data recorded in the conversion formula data file. As shown in FIG. 12, in the conversion formula data file, the conversion formula for converting the calculated inherent deformation data into the constraint inherent deformation data together with the weld line number, specifically, longitudinal contraction, lateral contraction, and lateral bending, respectively. The conversion formula is recorded.

図13は、拘束固有変形結果データファイルに記録されたデータを示す図である。本実施形態では、溶接線に対応する固有変形データが、溶接時の拘束位置に基づいて前記変換式に従って変換されて拘束固有変形データが算出される。図13に示すように、拘束固有変形結果データファイルには、溶接線番号、溶接幅、拘束位置が記録されるとともに、拘束固有変形データ、具体的には被溶接部材である第1及び第2部材の拘束固有変形データの縦収縮量、横収縮量、横曲げ量が記録される。拘束固有変形データの縦曲げについてはゼロに設定される。   FIG. 13 is a diagram showing data recorded in the constraint inherent deformation result data file. In this embodiment, the inherent deformation data corresponding to the weld line is converted according to the conversion formula based on the constraint position at the time of welding, and the constraint inherent deformation data is calculated. As shown in FIG. 13, the weld line number, weld width, and restraint position are recorded in the constraint inherent deformation result data file, and the constraint inherent deformation data, specifically, the first and second members to be welded are recorded. A longitudinal shrinkage amount, a lateral shrinkage amount, and a lateral bending amount of the constraint inherent deformation data of the member are recorded. It is set to zero for the longitudinal bending of constraint inherent deformation data.

図13に示す溶接線L1についての拘束固有変形データは、図10から図12に示すデータを用いて算出した溶接時の拘束位置が40mmであるときの第1及び第2部材の拘束固有変形データの縦収縮量、横収縮量、横曲げ量を示し、縦曲げ量についてはゼロに設定される。   The constraint inherent deformation data for the weld line L1 shown in FIG. 13 is the constraint inherent deformation data of the first and second members when the constraint position at the time of welding calculated using the data shown in FIGS. 10 to 12 is 40 mm. The amount of vertical shrinkage, the amount of horizontal shrinkage, and the amount of horizontal bending are shown, and the amount of vertical bending is set to zero.

次に、複数の板状部材を溶接してなる構造体の溶接変形を弾性FEM解析によって予測する動作について具体的に説明する。
図14は、構造体の溶接変形を予測する動作を示すフローチャートである。構造体の溶接変形を予測する前に、コンピュータ10には、先ず、入力装置12を介して、構造体の図形データ、構造体の各溶接線についての溶接方法、溶接タイプ、溶接条件及び被溶接部材である第1及び第2部材等がユーザーによって予め登録される。コンピュータ10にはまた、各溶接線について、固有変形データを拘束固有変形データに変換する変換式を計算するための固有変形データ及び拘束固有変形データがユーザーによって予め登録される。
Next, the operation | movement which estimates the welding deformation of the structure formed by welding a some plate-shaped member by elastic FEM analysis is demonstrated concretely.
FIG. 14 is a flowchart showing an operation for predicting welding deformation of a structure. Before predicting the welding deformation of the structure, the computer 10 first receives the graphic data of the structure, the welding method for each weld line of the structure, the welding type, the welding conditions, and the welded object via the input device 12. The first and second members that are members are registered in advance by the user. The computer 10 also registers in advance by the user, for each weld line, inherent deformation data and constraint inherent deformation data for calculating a conversion formula for converting the inherent deformation data into the restricted inherent deformation data.

各種データが登録された状態で、図14に示すようにして、構造体の溶接変形の予測が行われる。構造体の溶接変形を計算する際には、コンピュータ10では、構造体の図形データが取得され(ステップS1)、構造体の各溶接線についての条件が取得され(ステップS2)、溶接線条件データテーブルに記録された溶接線についての各種データが取得される。   With various data registered, prediction of welding deformation of the structure is performed as shown in FIG. When calculating the welding deformation of the structure, the computer 10 acquires graphic data of the structure (step S1), acquires conditions for each weld line of the structure (step S2), and weld line condition data. Various data about the weld line recorded in the table is acquired.

また、構造体の各溶接線についての固有変形データが取得され(ステップS3)、固有変形データベースに登録された各溶接線と同一条件の溶接線についての固有変形データ、具体的には縦収縮量、横収縮量、縦曲げ量、横曲げ量が取得される。   In addition, inherent deformation data for each weld line of the structure is acquired (step S3), and specific deformation data for the weld line under the same conditions as each weld line registered in the inherent deformation database, specifically, the amount of longitudinal shrinkage. The lateral contraction amount, the vertical bending amount, and the lateral bending amount are acquired.

次に、構造体の溶接変形を予測するための弾性FEM解析で用いる構造体の各溶接線における拘束条件を考慮した拘束固有変形データが算出される(ステップS4)。各溶接線における拘束固有変形データの算出については後に詳細に説明する。構造体の各溶接線における拘束固有変形データが算出されると、算出された拘束固有変形データが拘束固有変形結果データファイルに記録される。   Next, constraint inherent deformation data is calculated in consideration of the constraint conditions in each weld line of the structure used in the elastic FEM analysis for predicting the weld deformation of the structure (step S4). Calculation of constraint inherent deformation data in each weld line will be described in detail later. When the constraint inherent deformation data for each weld line of the structure is calculated, the calculated constraint inherent deformation data is recorded in the constraint inherent deformation result data file.

そして、構造体の図形データから構造体が有限要素分割されて解析モデルが作成され、該解析モデルに、拘束固有変形結果データファイルに記録されている構造体の各溶接線における拘束固有変形データが適用され、弾性FEM解析によって構造体の溶接変形が算出される(ステップS5)。構造体の溶接変形が算出されると、解析結果である構造体の溶接変形が溶接変形結果データファイルに記録されるとともに出力装置15に出力される(ステップS6)。   Then, the structure is divided into finite elements from the structure graphic data, and an analysis model is created. In the analysis model, the constraint inherent deformation data at each weld line of the structure recorded in the constraint inherent deformation result data file is stored. Applied, the welding deformation of the structure is calculated by elastic FEM analysis (step S5). When the welding deformation of the structure is calculated, the welding deformation of the structure as an analysis result is recorded in the welding deformation result data file and output to the output device 15 (step S6).

次に、構造体の各溶接線における拘束固有変形データの算出について説明する。
図15は、拘束固有変形を算出する動作を示すフローチャートである。図15に示すように、拘束固有変形データを算出する際、コンピュータ10では、構造体の各溶接線について固有変形データを溶接時の拘束条件を考慮した拘束固有変形データに変換する固有変形変換式が算出される(ステップS11)。
Next, calculation of constraint inherent deformation data in each weld line of the structure will be described.
FIG. 15 is a flowchart showing an operation for calculating the constraint inherent deformation. As shown in FIG. 15, when calculating the constraint inherent deformation data, the computer 10 converts the inherent deformation data for each weld line of the structure into constraint inherent deformation data considering the constraint conditions during welding. Is calculated (step S11).

図16は、固有変形変換式を算出する動作を示すフローチャートである。図16に示すように、固有変形変換式を算出する際には、コンピュータ10では、構造体の各溶接線について溶接変形前後の形状に基づく非拘束条件下の固有変形データが取得され(ステップS21)、変換式計算用データ1に記録されている溶接時に部材を拘束することなく溶接する溶接変形前後の形状に基づいて算出された固有変形データが取得される。   FIG. 16 is a flowchart showing an operation for calculating the intrinsic deformation conversion formula. As shown in FIG. 16, when calculating the specific deformation conversion formula, the computer 10 acquires the specific deformation data under unconstrained conditions based on the shape before and after the welding deformation for each weld line of the structure (step S21). ), Inherent deformation data calculated on the basis of the shape before and after welding deformation that is welded without constraining the member at the time of welding recorded in the conversion formula calculation data 1 is acquired.

また、構造体の各溶接線について溶接変形前後の形状に基づく拘束条件下の拘束固有変形データが取得され(ステップS22)、変換式計算用データ2に記録されている溶接時に部材を所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づいて算出された拘束固有変形データが取得される。   Further, for each weld line of the structure, constraint inherent deformation data under a constraint condition based on the shape before and after the welding deformation is acquired (step S22), and the member is subjected to a predetermined constraint at the time of welding recorded in the conversion formula calculation data 2. Constraint-specific deformation data calculated based on the shape before and after welding deformation that is constrained at the position and welded is acquired.

次に、ステップS21において取得した固有変形データとステップS22において取得した拘束固有変形データとから、各溶接線について、固有変形データに対する拘束固有変形データの割合が複数の拘束位置についてそれぞれ算出され(ステップS23)、固有変形データの縦収縮、横収縮、横曲げについてそれぞれ固有変形データを拘束固有変形データで除して正規化縦収縮、正規化横収縮、正規化横曲げとして算出される。   Next, from the inherent deformation data acquired in step S21 and the constraint inherent deformation data acquired in step S22, the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data is calculated for each of the plurality of constraint positions for each weld line (step S23), the longitudinal deformation, lateral contraction, and lateral bending of the inherent deformation data are calculated as normalized longitudinal contraction, normalized lateral contraction, and normalized lateral bending by dividing the inherent deformation data by the restricted inherent deformation data.

そして、ステップ23において算出した複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、拘束位置と溶接幅とに基づく拘束パラメータと固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表した近似式の定数が算出され(ステップS24)、この近似式が、固有変形データを拘束固有変形データに変換する固有変形変換式として算出される(ステップS25)。   Then, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for the plurality of constraint positions calculated in step 23, the relationship between the constraint parameter based on the constraint position and the weld width and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data is obtained. A constant of the expressed approximate expression is calculated (step S24), and the approximate expression is calculated as an inherent deformation conversion expression for converting the inherent deformation data into the constraint inherent deformation data (step S25).

具体的には、算出した複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合は、複数の拘束位置をそれぞれ溶接幅で除して無次元化した値である拘束パラメータを横軸にとり、前記割合を縦軸にとったグラフにプロットされる。   Specifically, the ratio of the constraint inherent deformation data to the calculated inherent deformation data for a plurality of constraint positions is obtained by dividing the plurality of constraint positions by the weld width and taking the constraint parameter as a dimensionless value on the horizontal axis. The ratio is plotted in a graph with the vertical axis.

そして、プロットされた複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表した近似式の定数が既知の最小二乗法によって算出され、前記近似式が、固有変形変換式として算出される。前記変換式は、固有変形の縦収縮、横収縮、横曲げについてそれぞれ算出され、本実施形態では、前記の数9で示す式による指数関数として算出される。   Then, based on the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for a plurality of plotted constraint positions, the constraint parameters obtained by making the constraint position during welding dimensionless by the welding width and the constraint inherent deformation for the inherent deformation data in the constraint parameters A constant of the approximate expression representing the relationship with the data ratio is calculated by a known least square method, and the approximate expression is calculated as an inherent deformation conversion expression. The conversion formulas are calculated for longitudinal deformation, lateral contraction, and lateral bending, which are inherent deformations. In this embodiment, the conversion formula is calculated as an exponential function according to the formula shown in Equation 9.

図17は、拘束パラメータと正規化縦収縮との関係と固有変形変換式とを示すグラフである。図17に示すように、溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータを横軸にとり、縦収縮について固有変形データに対する拘束固有変形データの割合を正規化縦収縮として縦軸にとったグラフに、縦収縮について固有変形データに対する拘束固有変形データの割合がプロットされる。図17及び後述する図18、図19では、図10及び図11に示すデータを用いて算出した固有変形データに対する拘束固有変形データの割合が示されている。   FIG. 17 is a graph showing the relationship between the constraint parameter and the normalized longitudinal contraction and the inherent deformation conversion formula. As shown in FIG. 17, the constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width is dimensioned on the horizontal axis, and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for longitudinal contraction is normalized as longitudinal contraction. The ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for the longitudinal contraction is plotted on the graph taken on the axis. 17 and FIGS. 18 and 19 to be described later show the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data calculated using the data shown in FIGS. 10 and 11.

そして、縦収縮について、プロットした固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表す下記の数10に示す近似式が既知の最小二乗法によって算出され、この近似式が、固有変形データを拘束固有変形データに変換する固有変形変換式として算出される。   For longitudinal shrinkage, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the plotted inherent deformation data, the constraint parameter obtained by making the constraint position during welding dimensionless with the welding width, and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data in the constraint parameter The approximate expression shown in the following Expression 10 that represents the relationship with the above is calculated by a known least square method, and this approximate expression is calculated as an inherent deformation conversion expression for converting the inherent deformation data into the constraint inherent deformation data.

ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータ、Dxは溶接線に対応する固有変形データの縦収縮量、Dx(b´)は拘束パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データの縦収縮量である。前記の数9で示す式による指数関数の定数α、βについてはそれぞれ、1.5、0.18として算出される。 Here, b ′ is a constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width, made dimensionless, Dx 0 is the amount of longitudinal shrinkage of the inherent deformation data corresponding to the weld line, and Dx (b ′) is the constraint parameter b. This is the amount of longitudinal shrinkage of the constraint inherent deformation data corresponding to the weld line at '. The constants α and β of the exponential function according to the equation 9 are calculated as 1.5 and 0.18, respectively.

また、図18は、拘束パラメータと正規化横収縮との関係と固有変形変換式とを示すグラフである。図18に示すように、溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータを横軸にとり、横収縮について固有変形データに対する拘束固有変形データの割合を正規化横収縮として縦軸にとったグラフに、横収縮について固有変形データに対する拘束固有変形データの割合がプロットされる。   FIG. 18 is a graph showing the relationship between the constraint parameter and the normalized lateral contraction and the inherent deformation conversion formula. As shown in FIG. 18, the constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width is dimensioned on the horizontal axis, and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for the lateral contraction is normalized as the transverse contraction. The ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for the lateral contraction is plotted on the graph taken on the axis.

そして、横収縮について、プロットした固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表す下記の数11に示す近似式が既知の最小二乗法によって算出され、この近似式が、固有変形データを拘束固有変形データに変換する固有変形変換式として算出される。   Then, for the lateral shrinkage, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the plotted inherent deformation data, the constraint parameter obtained by making the constraint position during welding dimensionless by the welding width, and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data in the constraint parameter The approximate expression shown in the following equation 11 representing the relationship with the above is calculated by a known least square method, and this approximate expression is calculated as an inherent deformation conversion expression for converting the inherent deformation data into the constraint inherent deformation data.

ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータ、Dyは溶接線に対応する固有変形データの横収縮量、Dy(b´)は拘束パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データの横収縮量である。前記の数9で示す式による指数関数の定数α、βについてはそれぞれ、0.13、0.10として算出される。 Here, b ′ is a constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width, Dy 0 is the amount of lateral contraction of the inherent deformation data corresponding to the weld line, and Dy (b ′) is the constraint parameter b. This is the lateral shrinkage amount of the constraint inherent deformation data corresponding to the weld line at '. The constants α and β of the exponential function according to the equation 9 are calculated as 0.13 and 0.10, respectively.

また、図19は、拘束パラメータと正規化横曲げとの関係と固有変形変換式とを示すグラフである。図19に示すように、溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータを横軸にとり、横曲げについて固有変形データに対する拘束固有変形データの割合を正規化横曲げとして縦軸にとったグラフに、横曲げについて固有変形データに対する拘束固有変形データの割合がプロットされる。   FIG. 19 is a graph showing the relationship between the constraint parameters and the normalized lateral bending and the inherent deformation conversion formula. As shown in FIG. 19, the constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width is dimensioned on the horizontal axis, and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data with respect to the lateral bending is normalized as the horizontal bend. The ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for the lateral bending is plotted on the graph taken on the axis.

そして、横曲げについて、プロットした固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表す下記の数12に示す近似式が既知の最小二乗法によって算出され、この近似式が、固有変形データを拘束固有変形データに変換する固有変形変換式として算出される。   Then, for lateral bending, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the plotted inherent deformation data, the constraint parameter obtained by making the constraint position during welding dimensionless by the welding width, and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data in the constraint parameter The approximate expression shown in the following Expression 12 that represents the relationship with the above is calculated by a known least square method, and this approximate expression is calculated as an inherent deformation conversion expression that converts the inherent deformation data into constraint inherent deformation data.

ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータ、Ryは溶接線に対応する固有変形データの横曲げ量、Ry(b´)は拘束パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データの横曲げ量である。前記の数9で示す式による指数関数の定数α、βについてはそれぞれ、−1.0、0.05として算出される。 Here, b ′ is a constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width, and Ry 0 is the lateral bending amount of the inherent deformation data corresponding to the weld line, and Ry (b ′) is the constraint parameter b. This is the lateral bending amount of the constraint inherent deformation data corresponding to the weld line at '. The constants α and β of the exponential function according to the formula shown in Equation 9 are calculated as −1.0 and 0.05, respectively.

このようにして固有変形変換式が算出されると、算出した固有変形変換式が変換式データファイルに記録され、次いで、図15に示すように、ステップS2において取得された溶接線についての条件、具体的には溶接時の拘束位置と溶接幅に基づいて拘束パラメータが算出され(ステップS12)、溶接時の拘束位置を溶接幅で除した拘束パラメータが算出される。   When the intrinsic deformation conversion formula is calculated in this way, the calculated intrinsic deformation conversion formula is recorded in the conversion formula data file, and then, as shown in FIG. 15, the conditions for the weld line acquired in step S2, Specifically, a constraint parameter is calculated based on the constraint position and welding width during welding (step S12), and a constraint parameter obtained by dividing the constraint position during welding by the welding width is calculated.

ステップS12において溶接線について拘束パラメータが算出されると、ステップS3において取得した溶接線についての固有変形データとステップS12において算出した溶接線についての拘束パラメータとから、ステップS11において算出した固有変形変換式を用いて、拘束条件を考慮した拘束固有変形データが算出される(ステップS13)。   When the constraint parameter is calculated for the weld line in step S12, the inherent deformation conversion formula calculated in step S11 is calculated from the inherent deformation data for the weld line acquired in step S3 and the constraint parameter for the weld line calculated in step S12. Is used to calculate constraint inherent deformation data in consideration of constraint conditions (step S13).

溶接線についての固有変形データの縦収縮量と溶接線についての拘束パラメータとから、前記数10で示す式を用いて拘束条件を考慮した拘束固有変形データの縦収縮量が算出され、溶接線についての固有変形データの横収縮量と溶接線についての拘束パラメータとから、前記数11で示す式を用いて拘束条件を考慮した拘束固有変形データの横収縮量が算出され、溶接線についての固有変形データの横曲げ量と溶接線についての拘束パラメータとから、前記数12で示す式を用いて拘束条件を考慮した拘束固有変形データの横曲げ量が算出される。   From the amount of longitudinal shrinkage of the inherent deformation data for the weld line and the constraint parameter for the weld line, the amount of longitudinal shrinkage of the constraint inherent deformation data taking into consideration the constraint conditions is calculated using the equation shown in Equation 10, and the weld line From the lateral shrinkage amount of the inherent deformation data and the constraint parameter for the weld line, the lateral shrinkage amount of the constraint inherent deformation data in consideration of the restraint conditions is calculated using the equation shown in Equation 11, and the inherent deformation for the weld line is calculated. From the lateral bending amount of the data and the constraint parameter for the weld line, the lateral bending amount of the constraint inherent deformation data in consideration of the constraint condition is calculated using the formula shown in Equation 12.

このようにして溶接線についての固有変形データから拘束条件を考慮した拘束固有変形データが算出されると、コンピュータ10では、算出した拘束固有変形データが拘束固有変形結果データファイルに記録される。構造体の各溶接線について同様に、溶接線についての固有変形データから拘束条件を考慮した拘束固有変形データが算出され、算出した拘束固有変形データが拘束固有変形結果データファイルに記録される。   When the constraint inherent deformation data considering the constraint conditions is calculated from the inherent deformation data for the weld line in this way, the computer 10 records the calculated constraint inherent deformation data in the constraint inherent deformation result data file. Similarly, for each weld line of the structure, constraint inherent deformation data considering the constraint condition is calculated from the inherent deformation data for the weld line, and the calculated constraint inherent deformation data is recorded in the constraint inherent deformation result data file.

構造体の各溶接線について拘束固有変形データが算出されると、前述したように、構造体の図形データから構造体が有限要素分割されて作成され、該解析モデルに、拘束固有変形結果データファイルに記録されている構造体の各溶接線についての拘束固有変形データが適用され、既知の弾性FEM解析によって構造体の溶接変形が算出される。   When the constraint specific deformation data is calculated for each weld line of the structure, as described above, the structure is created by dividing the structure into finite elements from the graphic data of the structure, and the constraint specific deformation result data file is created in the analysis model. The constraint inherent deformation data for each weld line of the structure recorded in the above is applied, and the weld deformation of the structure is calculated by a known elastic FEM analysis.

このように、本実施形態によれば、構造体の溶接線に対応する固有変形データが、溶接時に部材を拘束する拘束位置に基づいて、所定の変換式に従って変換されて拘束固有変形データが算出されることとなる。これにより、溶接線に対応する固有変形データから、拘束条件を考慮した拘束固有変形データを計算することができる。したがって、構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する際に、拘束条件を考慮した拘束固有変形データを用いることで、比較的簡素な計算で溶接変形を精度良く予測することができる。   As described above, according to the present embodiment, the inherent deformation data corresponding to the weld line of the structure is converted according to a predetermined conversion formula based on the restraint position that restrains the member during welding, and the restraint inherent deformation data is calculated. Will be. As a result, it is possible to calculate the constraint inherent deformation data in consideration of the constraint condition from the inherent deformation data corresponding to the weld line. Therefore, when the welding deformation of the structure is predicted by FEM analysis, the welding deformation can be accurately predicted by relatively simple calculation by using the constraint inherent deformation data considering the constraint conditions.

また、所定の変換式に従って、拘束固有変形データが算出されるときに、拘束位置を溶接線の溶接幅で無次元化した値をパラメータとして用いて拘束固有変形データが算出される。これにより、溶接線の溶接幅を考慮しない場合に比して、拘束固有変形データを用いて構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する際に溶接変形を精度良く予測することができる。   Further, when the constraint inherent deformation data is calculated according to a predetermined conversion formula, the constraint inherent deformation data is calculated using a value obtained by making the constraint position dimensionless by the welding width of the weld line as a parameter. Thereby, compared with the case where the welding width of a weld line is not considered, when welding deformation deformation of a structure is predicted by FEM analysis using constraint inherent deformation data, welding deformation can be predicted with high accuracy.

また、本実施形態によれば、拘束することなく所定の溶接幅で溶接する溶接変形前後の形状に基づく固有変形データと所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づく拘束固有変形データとが取得され、固有変形データに対する拘束固有変形データの割合が複数の拘束位置について算出される。そして、複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータと該パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データとの関係を表した近似式の定数が算出され、前記近似式が、前記変換式として算出される。これにより、前記変換式を算出するために用いた拘束位置と異なる拘束位置について比較的簡素な計算で拘束固有変形データを算出することができる。   In addition, according to the present embodiment, the inherent deformation data based on the shape before and after welding deformation that is welded with a predetermined welding width without being constrained, and the specific constraint based on the shape before and after welding deformation that is constrained and welded at a predetermined restraining position. The deformation data is acquired, and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data is calculated for a plurality of constraint positions. Then, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for a plurality of constraint positions, an approximation representing the relationship between the constraint position non-dimensional parameter with the welding width and the constraint inherent deformation data for the inherent deformation data in the parameter A constant of the formula is calculated, and the approximate formula is calculated as the conversion formula. Thereby, constraint inherent deformation data can be calculated by a relatively simple calculation for a constraint position different from the constraint position used to calculate the conversion formula.

さらに、前記変換式が、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータをb´とし、溶接線に対応する固有変形データをAとし、パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データをA(b´)とし、定数をα、βとして、A(b´)/A=1+α×exp(−β×b´)の関係式による指数関数として計算されることにより、いずれの拘束位置についても適用することができる。 Further, the conversion formula is such that the parameter obtained by making the constraint position dimensionless by the welding width is b ′, the inherent deformation data corresponding to the weld line is A 0, and the constraint inherent deformation data corresponding to the weld line in the parameter b ′ is Any constraint position can be obtained by calculating as an exponential function according to the relational expression of A (b ′) / A 0 = 1 + α × exp (−β × b ′), where A (b ′) is a constant and α is β. Can also be applied.

また、本実施形態によれば、算出された構造体の各溶接線についての拘束固有変形データを用いて、その構造体全体の溶接変形が弾性FEM解析によって計算されることになり、構造体の溶接変形を溶接時の拘束条件を考慮して比較的簡素な計算で精度良く予測することができる。   Further, according to the present embodiment, the weld deformation of the entire structure is calculated by elastic FEM analysis using the constraint inherent deformation data for each weld line of the calculated structure. Welding deformation can be accurately predicted with a relatively simple calculation in consideration of restraint conditions during welding.

前述した実施形態では、固有変形データを拘束固有変形データに変換する固有変形変換式として、前記数9で示す式による指数関数を用いているが、下記の数13で示す式による線形関数を用いることも可能である。ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化したパラメータ、Aは溶接線に対応する固有変形データ、A(b´)はパラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データ、α、βは複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合に基づいて決定された定数である。 In the above-described embodiment, the exponential function expressed by the equation 9 is used as the inherent deformation conversion equation for converting the inherent deformation data into the constraint inherent deformation data. However, a linear function expressed by the following equation 13 is used. It is also possible. Here, b ′ is a non-dimensional parameter obtained by dividing the restraint position at the time of welding by the welding width, A 0 is the specific deformation data corresponding to the weld line, and A (b ′) corresponds to the weld line in the parameter b ′. Constraint inherent deformation data, α and β are constants determined based on the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for a plurality of constraint positions.

図20は、拘束パラメータと正規化縦収縮との関係と別の固有変形変換式とを示すグラフである。図20に示すように、縦収縮について、図17と同様にプロットした固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表す下記の数14に示す近似式を最小二乗法によって算出し、この近似式を、固有変形変換式として算出することも可能である。   FIG. 20 is a graph showing the relationship between the constraint parameter and the normalized longitudinal contraction and another inherent deformation conversion formula. As shown in FIG. 20, with respect to the longitudinal shrinkage, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data plotted as in FIG. It is also possible to calculate the approximate expression shown in the following Expression 14 representing the relationship between the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data by the least square method, and to calculate this approximate expression as an inherent deformation conversion expression.

ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータ、Dxは溶接線に対応する固有変形データの縦収縮量、Dx(b´)は拘束パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データの縦収縮量である。前記の数13で示す式による線形関数の定数α、βについてはそれぞれ、1.9607、−0.0052として算出される。 Here, b ′ is a constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width, made dimensionless, Dx 0 is a longitudinal contraction amount of the inherent deformation data corresponding to the weld line, and Dx (b ′) is a constraint parameter b This is the amount of longitudinal shrinkage of the constraint inherent deformation data corresponding to the weld line at '. The constants α and β of the linear function according to the formula shown in Equation 13 are calculated as 1.9607 and −0.0052, respectively.

また、図21は、拘束パラメータと正規化横収縮との関係と別の固有変形変換式とを示すグラフである。図21に示すように、横収縮について、図18と同様にプロットした固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表す下記の数15に示す近似式を最小二乗法によって算出し、この近似式を、固有変形変換式として算出することも可能である。   FIG. 21 is a graph showing the relationship between the constraint parameter and the normalized lateral contraction and another inherent deformation conversion formula. As shown in FIG. 21, for the lateral contraction, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data plotted in the same manner as in FIG. It is also possible to calculate the approximate expression shown in the following Expression 15 representing the relationship with the ratio of the restricted inherent deformation data to the inherent deformation data by the least square method, and calculate this approximate expression as an inherent deformation conversion expression.

ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータ、Dyは溶接線に対応する固有変形データの横収縮量、Dy(b´)は拘束パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データの横収縮量である。前記の数13で示す式による線形関数の定数α、βについてはそれぞれ、1.2513、0.0009として算出される。 Here, b ′ is a constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width, Dy 0 is the amount of lateral contraction of the inherent deformation data corresponding to the weld line, and Dy (b ′) is the constraint parameter b. This is the lateral shrinkage amount of the constraint inherent deformation data corresponding to the weld line at '. The constants α and β of the linear function according to the formula shown in Equation 13 are calculated as 1.2513 and 0.0009, respectively.

また、図22は、拘束パラメータと正規化横曲げとの関係と別の固有変形変換式とを示すグラフである。図22に示すように、横曲げについて、図19と同様にプロットした固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表す下記の数16に示す近似式を最小二乗法によって算出し、この近似式を、固有変形変換式として算出することも可能である。   FIG. 22 is a graph showing a relationship between the constraint parameter and the normalized lateral bending and another inherent deformation conversion formula. As shown in FIG. 22, with respect to the lateral bending, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data plotted in the same manner as in FIG. 19, the constraint parameters obtained by making the constraint position during welding dimensionless with the weld width and the constraint parameters It is also possible to calculate the approximate expression shown in the following Expression 16 representing the relationship with the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data by the least square method, and calculate this approximate expression as an inherent deformation conversion expression.

ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータ、Ryは溶接線に対応する固有変形データの横曲げ量、Ry(b´)は拘束パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データの横曲げ量である。前記の数13で示す式による線形関数の定数α、βについてはそれぞれ、0.0041、0.0034として算出される。 Here, b ′ is a constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width, and Ry 0 is the lateral bending amount of the inherent deformation data corresponding to the weld line, and Ry (b ′) is the constraint parameter b. This is the lateral bending amount of the constraint inherent deformation data corresponding to the weld line at '. The constants α and β of the linear function according to the formula shown in Equation 13 are calculated as 0.0041 and 0.0034, respectively.

このように固有変形データを拘束固有変形データに変換する固有変形変換式として、前記数13で示す式による線形関数を用いる場合においても、溶接線についての固有変形データと溶接線についての拘束パラメータとから、前記数13、具体的には数14、数15、数16で示す式を用いて拘束条件を考慮した拘束固有変形データが算出される。   As described above, even when the linear function according to the equation (13) is used as the inherent deformation conversion formula for converting the inherent deformation data into the restricted inherent deformation data, the inherent deformation data for the weld line and the constraint parameters for the weld line From the above, the constraint inherent deformation data in consideration of the constraint condition is calculated using the equation (13), specifically, the equations (14), (15), and (16).

また、固有変形データを拘束固有変形データに変換する固有変形変換式として、下記の数17で示す式による二次関数を用いることも可能である。ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化したパラメータ、Aは溶接線に対応する固有変形データ、A(b´)はパラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データ、α、β、γは複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合に基づいて決定された定数である。 A quadratic function represented by the following equation 17 can also be used as an inherent deformation conversion equation for converting the inherent deformation data into constrained inherent deformation data. Here, b ′ is a non-dimensional parameter obtained by dividing the restraint position at the time of welding by the welding width, A 0 is the specific deformation data corresponding to the weld line, and A (b ′) corresponds to the weld line in the parameter b ′. The constraint inherent deformation data, α, β, and γ are constants determined based on the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for a plurality of constraint positions.

図23は、拘束パラメータと正規化縦収縮との関係とまた別の固有変形変換式とを示すグラフである。図23に示すように、縦収縮について、図17と同様にプロットした固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表す下記の数18に示す近似式を最小二乗法によって算出し、この近似式を、固有変形変換式として算出することも可能である。   FIG. 23 is a graph showing the relationship between the constraint parameter and the normalized longitudinal contraction, and another unique deformation conversion formula. As shown in FIG. 23, regarding the vertical shrinkage, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data plotted in the same manner as in FIG. It is also possible to calculate an approximate expression shown in the following Expression 18 that represents the relationship with the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data by the least square method, and to calculate this approximate expression as an inherent deformation conversion expression.

ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータ、Dxは溶接線に対応する固有変形データの縦収縮量、Dx(b´)は拘束パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データの縦収縮量である。前記の数17で示す式による二次関数の定数α、β、γについてはそれぞれ、2.3095、−0.00143、0.00004として算出される。 Here, b ′ is a constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width, made dimensionless, Dx 0 is the amount of longitudinal shrinkage of the inherent deformation data corresponding to the weld line, and Dx (b ′) is the constraint parameter b. This is the amount of longitudinal shrinkage of the constraint inherent deformation data corresponding to the weld line at '. The constants α, β, and γ of the quadratic function according to the formula shown in Equation 17 are calculated as 2.3095, −0.00143, and 0.00004, respectively.

また、図24は、拘束パラメータと正規化横収縮との関係とまた別の固有変形変換式とを示すグラフである。図24に示すように、横収縮について、図18と同様にプロットした固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表す下記の数19に示す近似式を最小二乗法によって算出し、この近似式を、固有変形変換式として算出することも可能である。   FIG. 24 is a graph showing a relationship between the constraint parameter and the normalized lateral contraction and another unique deformation conversion formula. As shown in FIG. 24, for the lateral contraction, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data plotted in the same manner as in FIG. It is also possible to calculate the approximate expression shown in the following Expression 19 representing the relationship with the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data by the least square method, and calculate this approximate expression as an inherent deformation conversion expression.

ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータ、Dyは溶接線に対応する固有変形データの横収縮量、Dy(b´)は拘束パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データの横収縮量である。前記の数17で示す式による二次関数の定数α、β、γについてはそれぞれ、−0.2221、0.0093、−0.00002として算出される。 Here, b ′ is a constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width, Dy 0 is the amount of lateral contraction of the inherent deformation data corresponding to the weld line, and Dy (b ′) is the constraint parameter b. This is the lateral shrinkage amount of the constraint inherent deformation data corresponding to the weld line at '. The constants α, β, and γ of the quadratic function according to the formula shown in Equation 17 are calculated as −0.2221, 0.0093, and −0.00002, respectively.

また、図25は、拘束パラメータと正規化横曲げとの関係とまた別の固有変形変換式とを示すグラフである。図25に示すように、横曲げについて、図19と同様にプロットした固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表す下記の数20に示す近似式を最小二乗法によって算出し、この近似式を、固有変形変換式として算出することも可能である。   FIG. 25 is a graph showing the relationship between the constraint parameter and the normalized lateral bending and another inherent deformation conversion formula. As shown in FIG. 25, for the lateral bending, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data plotted in the same manner as in FIG. It is also possible to calculate an approximate expression represented by the following equation 20 representing the relationship between the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data by the least square method, and to calculate this approximate expression as an inherent deformation conversion expression.

ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータ、Ryは溶接線に対応する固有変形データの横曲げ量、Ry(b´)は拘束パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データの横曲げ量である。前記の数17で示す式による二次関数の定数α、β、γについてはそれぞれ、0.7767、0.0133、−0.00005として算出される。 Here, b ′ is a constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width, and Ry 0 is the lateral bending amount of the inherent deformation data corresponding to the weld line, and Ry (b ′) is the constraint parameter b. This is the lateral bending amount of the constraint inherent deformation data corresponding to the weld line at '. The constants α, β, and γ of the quadratic function according to the formula shown in Equation 17 are calculated as 0.7767, 0.0133, and −0.00005, respectively.

このように固有変形データを拘束固有変形データに変換する固有変形変換式として、前記数17で示す式による線形関数を用いる場合においても、溶接線についての固有変形データと溶接線についての拘束パラメータとから、前記数17、具体的には数18、数19、数20で示す式を用いて拘束条件を考慮した拘束固有変形データが算出される。   As described above, even when the linear function according to the equation (17) is used as the inherent deformation conversion expression for converting the inherent deformation data into the restricted inherent deformation data, the inherent deformation data for the weld line and the constraint parameters for the weld line From the above, the constraint inherent deformation data in consideration of the constraint conditions is calculated using the equations (17), specifically, the equations (18), (19), and (20).

前述した実施形態では、同一形状及び同一物性を有する第1及び第2部材M1、M2が突合せ溶接された突合せ継手の溶接線L1について、該溶接線L1に対応する固有変形データから拘束条件を考慮した拘束固有変形データを算出しているが、形状及び物性が異なる第1及び第2部材が突合せ溶接された突合せ継手についても同様にして拘束固有変形データを算出することができ、また片側隅肉溶接、両側隅肉溶接及び重ね隅肉溶接などの他の溶接継手についても同様にして拘束固有変形データを算出することができる。   In the embodiment described above, the constraint condition is considered from the inherent deformation data corresponding to the weld line L1 for the weld line L1 of the butt joint in which the first and second members M1 and M2 having the same shape and the same physical properties are butt welded. The constraint inherent deformation data is calculated, but the constraint inherent deformation data can be similarly calculated for the butt joint in which the first and second members having different shapes and physical properties are butt welded. Constraint inherent deformation data can be calculated in the same manner for other welded joints such as welds, double-sided fillet welds, and lap fillet welds.

図26は、別の溶接継手の図形データを示す図であり、図26(a)は、別の溶接継手の斜視図、図26(b)は、別の溶接継手の正面図である。図26では、別の溶接継手として、第1及び第2部材が両側隅肉溶接された両側隅肉継手について示している。両側隅肉継手についても、前述した突合せ継手の場合と同様にして、溶接線に対応する固有変形データから拘束条件を考慮した拘束固有変形データを算出することができる。   FIG. 26 is a diagram showing graphic data of another welded joint, FIG. 26A is a perspective view of another welded joint, and FIG. 26B is a front view of another welded joint. FIG. 26 shows a double-sided fillet joint in which the first and second members are welded on both sides as another welded joint. For both side fillet joints, constraint inherent deformation data considering the constraint conditions can be calculated from the inherent deformation data corresponding to the weld line in the same manner as the butt joint described above.

図26に示す溶接継手は、第1部材M21の表面中央に第2部材M22の端面を略垂直に配置して第1部材M21の表面と第2部材M22の両側の表面とがそれぞれ溶接線L21で溶接され、第1部材M21が溶接線L21の中心から距離b21となるように配置された拘束治具によって拘束された状態で溶接されるものである。 In the welded joint shown in FIG. 26, the end surface of the second member M22 is arranged substantially vertically at the center of the surface of the first member M21, and the surface of the first member M21 and the surfaces on both sides of the second member M22 are weld lines L21. in welded, in which the first member M21 is welded in a state of being constrained by the deployed restraint jig such that a distance b 21 from the center of the weld line L21.

この場合、拘束条件として、第1部材M21が溶接線L21の中心から距離b21となる位置で拘束治具によって拘束されることを模擬して、溶接線L21の中心からの距離b21となる上下の拘束位置b21の節点を固定して溶接変形を計算する。具体的には拘束位置b21の各節点についてX、Y、Z方向を拘束して固定し、溶接後に拘束を解放した場合について溶接変形を計算する。なお、溶接線L21について、溶接幅をそれぞれ2bw21とし、第1部材M21の長さ、幅及び板厚をそれぞれl21、W21及びt21とし、第2部材M22の長さ、幅及び板厚をそれぞれl22、W22及びt22として示している。なお、本実施形態では、l21、w21及びt21はそれぞれ400mm、400mm、9mmに設定し、l22、w22及びt22はそれぞれ400mm、200mm、6mmに設定し、bw21は6mmに設定した。 In this case, as a constraint condition, the first member M21 is simulated to be bound by the restraining jig at a position where the distance b 21 from the center of the weld line L21, the distance b 21 from the center of the weld line L21 the nodes of the arresting position b 21 of the upper and lower fixed to compute the welding deformation. Specifically for each node in the arresting position b 21 X, Y, and fixed by constraining the Z-direction, to calculate the welding distortion in the case releasing the restraint after welding. For the weld line L21, the welding width is 2bw 21 , the length, width and plate thickness of the first member M21 are l 21 , W 21 and t 21 , respectively, and the length, width and plate of the second member M22 are set. It shows the thickness as l 22, W 22 and t 22, respectively. In this embodiment, l 21 , w 21 and t 21 are set to 400 mm, 400 mm and 9 mm, respectively, l 22 , w 22 and t 22 are set to 400 mm, 200 mm and 6 mm, respectively, and bw 21 is set to 6 mm. Set.

図27は、別の溶接継手について溶接線条件データテーブルに記録されたデータを示す図である。図26に示す両側隅肉継手では、被溶接部材である第1及び第2部材が異なる形状を有することから、図27に示すように、溶接線データテーブルに、溶接線番号、溶接方法、溶接タイプ、溶接条件として溶接幅、溶接時の拘束位置、電流、電圧、速度及び熱効率、並びに第1及び第2部材についてそれぞれの材料、長さ、幅、板厚、ヤング率及びポアソン比が記録される。なお、溶接幅は、被溶接部材ごとの溶接幅bw21が記録される。 FIG. 27 is a diagram showing data recorded in the weld line condition data table for another weld joint. In the double-sided fillet joint shown in FIG. 26, the first and second members that are welded members have different shapes. Therefore, as shown in FIG. 27, the weld line number, welding method, and welding are displayed in the weld line data table. The welding width, welding restraint position, current, voltage, speed and thermal efficiency as the type and welding conditions, and the material, length, width, plate thickness, Young's modulus and Poisson's ratio for the first and second members are recorded. The Incidentally, the welding width, the welding width bw 21 per weld members is recorded.

図27の溶接線L21に記録されたデータでは、bw21、b21、I21、V21、v21、η21はそれぞれ溶接条件としての溶接幅、溶接時の拘束位置、電流、電圧、速度、熱効率を示し、l21、W21、t21、E21、ν21はそれぞれ第1部材M21の長さ、幅、板厚、ヤング率、ポアソン比を示し、l22、W22、t22、E22、ν22はそれぞれ第2部材M22の長さ、幅、板厚、ヤング率、ポアソン比を示している。 The data recorded in the weld line L21 in FIG. 27, bw 21, b 21, I 21, V 21, v 21, η 21 is welded width of the respective welding condition, the restrained position during welding, current, voltage, speed Represents the thermal efficiency, and l 21 , W 21 , t 21 , E 21 , and ν 21 represent the length, width, plate thickness, Young's modulus, and Poisson's ratio of the first member M 21 , respectively, and l 22 , W 22 , t 22. , E 22 , and ν 22 indicate the length, width, plate thickness, Young's modulus, and Poisson's ratio of the second member M22, respectively.

また、図28は、別の溶接継手について変換式計算用データテーブルに記録されたデータを示す図である。図26に示す両側隅肉継手についても、固有変形データから拘束固有変形データに変換する変換式を計算するために、溶接時に部材を拘束することなく溶接する溶接変形前後の形状に基づいて算出された固有変形データが入力され、図28に示すように、変換式計算用データ1に、溶接線番号、溶接幅、被溶接部材である第1及び第2部材について固有変形データの縦収縮量、横収縮量、縦曲げ量、横曲げ量が記録される。   FIG. 28 is a diagram showing data recorded in the conversion formula calculation data table for another welded joint. 26 is also calculated based on the shape before and after welding deformation in which welding is performed without constraining a member during welding in order to calculate a conversion formula for converting from inherent deformation data to constrained inherent deformation data. 28, the conversion formula calculation data 1 includes, as shown in FIG. 28, the welding line number, the welding width, the longitudinal shrinkage amount of the inherent deformation data for the first and second members that are welded members, The amount of horizontal shrinkage, the amount of vertical bending, and the amount of horizontal bending are recorded.

溶接時に部材を拘束することなく溶接する溶接変形前後の形状に基づいて算出された固有変形データは、第1及び第2部材を拘束することなく溶接したときの溶接変形を熱弾塑性FEM解析を用いて解析し、熱弾塑性FEM解析で得られたデータから、具体的には固有ひずみ分布データから固有ひずみをその発生領域で積分して前述した数1〜8で示す式を用いて算出される。   Inherent deformation data calculated based on the shape before and after welding deformation that welds without constraining the member at the time of welding is obtained by performing thermoelastic-plastic FEM analysis on the welding deformation when welding without restraining the first and second members. Calculated from the data obtained by thermo-elasto-plastic FEM analysis, specifically, the inherent strain is integrated from the inherent strain distribution data in the generation region, and is calculated using the equations shown in the above formulas 1-8. The

また、図29は、別の溶接継手について変換式計算用データテーブルに記録された別のデータを示す図である。図26に示す両側隅肉継手についても、固有変形データから拘束固有変形データに変換する変換式を計算するために、溶接時に所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づいて算出された拘束固有変形データが入力され、図29に示すように、変換式計算用データ2に、溶接線番号、溶接幅、溶接時の拘束位置、溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータ、被溶接部材である第1及び第2部材について拘束固有変形データの縦収縮量、横収縮量、縦曲げ量、横曲げ量が記録される。   FIG. 29 is a diagram showing another data recorded in the conversion formula calculation data table for another welded joint. For both side fillet joints shown in FIG. 26 as well, based on the shape before and after welding deformation, which is constrained and welded at a predetermined restraint position during welding, in order to calculate a conversion formula for converting the inherent deformation data into constrained inherent deformation data. The calculated constraint inherent deformation data is input, and as shown in FIG. 29, the welding formula number 2 is divided into the welding line number, the weld width, the restraint position during welding, and the restraint position during welding by the weld width. The dimensionless constraint parameters and the longitudinal shrinkage amount, lateral shrinkage amount, vertical bending amount, and lateral bending amount of the constraint inherent deformation data are recorded for the first and second members that are welded members.

溶接時に部材を所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づいて算出された拘束固有変形データは、第1及び第2部材を所定の拘束位置で拘束したときの溶接変形を熱弾塑性FEM解析を用いて解析し、熱弾塑性FEM解析で得られたデータから、具体的には固有ひずみ分布データから固有ひずみをその発生領域で積分して前述した数1〜8で示す式を用いて算出される。前述したように、本実施形態では、変換式計算用データ1、2に記録される固有変形データ、拘束固有変形データの縦曲げについてはゼロとして記録される。   The constraint inherent deformation data calculated based on the shape before and after welding deformation in which the member is restrained and welded at a predetermined restraining position during welding is the welding deformation when the first and second members are restrained at the prescribed restraining position. From the data obtained by thermo-elasto-plastic FEM analysis and obtained from the thermo-elasto-plastic FEM analysis, specifically, the inherent strain is integrated from the inherent strain distribution data in the generation region and expressed by the above-described equations 1-8. Calculated using the formula. As described above, in this embodiment, the longitudinal deformation of the inherent deformation data and the constraint inherent deformation data recorded in the conversion formula calculation data 1 and 2 is recorded as zero.

固有変形データベースには、両側隅肉継手についても、図8の番号4で示すように、溶接線に対応する固有変形データが、溶接方法、溶接タイプ、被溶接部材及び溶接条件などの条件情報とともに予め登録されている。   In the inherent deformation database, for both side fillet joints, as shown by the number 4 in FIG. 8, the inherent deformation data corresponding to the weld line is displayed together with condition information such as the welding method, welding type, welded member, and welding conditions. Registered in advance.

両側隅肉継手の場合についても、溶接時に部材を拘束することなく溶接する溶接変形前後の形状に基づく固有変形データと部材を所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づく拘束固有変形データとから、前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合が複数の拘束位置について算出される。   Also in the case of both-side fillet joints, inherent deformation data based on the shape before and after welding deformation that is welded without restraining the member during welding and restraint based on the shape before and after welding deformation that restrains the member at a predetermined restraining position and welds From the inherent deformation data, a ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data is calculated for a plurality of constraint positions.

そして、算出した複数の拘束位置についての前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合から、拘束位置を溶接幅で除して無次元化したパラメータと該パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表した近似式の定数が算出され、前記近似式が、固有変形データを拘束固有変形データに変換する変換式として算出される。   Then, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the calculated inherent constraint data for a plurality of constraint positions, the constraint position is divided by the welding width to make a dimensionless parameter, and the constraint inherent deformation data for the inherent deformation data in the parameter A constant of the approximate expression representing the relationship with the ratio is calculated, and the approximate expression is calculated as a conversion expression for converting the specific deformation data into the constraint specific deformation data.

具体的には、算出した複数の拘束位置についての前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合は、複数の拘束位置をそれぞれ溶接幅で除して無次元化した値である拘束パラメータを横軸にとり、前記割合を縦軸にとったグラフにプロットされる。   Specifically, the ratio of the constraint inherent deformation data to the calculated inherent deformation data for a plurality of constraint positions is obtained by dividing a constraint parameter that is a dimensionless value obtained by dividing the plurality of constraint positions by the weld width. Plotted on a graph with the ratio on the vertical axis.

そして、プロットされた複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表した近似式の定数が既知の最小二乗法によって算出され、前記近似式が、固有変形変換式として算出される。前記変換式は、固有変形の縦収縮、横収縮、横曲げについてそれぞれ算出され、前記数9で示す式による指数関数として算出される。   Then, based on the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for a plurality of plotted constraint positions, the constraint parameters obtained by making the constraint position during welding dimensionless by the welding width and the constraint inherent deformation for the inherent deformation data in the constraint parameters A constant of the approximate expression representing the relationship with the data ratio is calculated by a known least square method, and the approximate expression is calculated as an inherent deformation conversion expression. The conversion formulas are calculated for the natural deformation of longitudinal contraction, lateral contraction, and lateral bending, respectively, and are calculated as an exponential function according to the formula (9).

図30は、別の溶接継手について第1部材の拘束パラメータと正規化縦収縮との関係と固有変形変換式とを示すグラフであり、図26に示す両側隅肉継手の第1部材について示している。図30に示すように、溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータを横軸にとり、第1部材の縦収縮について固有変形データに対する拘束固有変形データの割合を正規化縦収縮として縦軸にとったグラフに、第1部材の縦収縮について固有変形データに対する拘束固有変形データの割合がプロットされる。図30及び後述する図31、図32では、図28及び図29に示すデータを用いて算出した固有変形データに対する拘束固有変形データの割合が示されている。   FIG. 30 is a graph showing the relationship between the constraint parameter of the first member and the normalized longitudinal contraction and the inherent deformation conversion formula for another welded joint, and shows the first member of the double-sided fillet joint shown in FIG. Yes. As shown in FIG. 30, the horizontal axis represents the dimensionless constraint parameter obtained by dividing the welding constraint position by the welding width and normalizes the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for the longitudinal contraction of the first member. The ratio of the constraint specific deformation data to the specific deformation data for the vertical contraction of the first member is plotted on the graph having the vertical axis as the vertical contraction. 30 and FIGS. 31 and 32, which will be described later, show the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data calculated using the data shown in FIGS.

そして、第1部材の縦収縮について、プロットした固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表す下記の数21に示す近似式が既知の最小二乗法によって算出され、この近似式が、固有変形データを拘束固有変形データに変換する固有変形変換式として算出される。   Then, regarding the longitudinal contraction of the first member, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the plotted inherent deformation data, the constraint parameter obtained by making the constraint position during welding dimensionless by the welding width and the constraint inherent to the inherent deformation data in the constraint parameter The approximate expression shown in the following Expression 21 representing the relationship with the ratio of the deformation data is calculated by a known least square method, and this approximate expression is calculated as an inherent deformation conversion expression for converting the inherent deformation data into the constraint inherent deformation data. The

ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータ、Dx10は溶接線に対応する第1部材の固有変形データの縦収縮量、Dx(b´)は拘束パラメータb´における溶接線に対応する第1部材の拘束固有変形データの縦収縮量である。前記の数9で示す式による指数関数の定数α、βについてはそれぞれ、1.5、0.15として算出される。 Here, b ′ is a constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width, and Dx 10 is a longitudinal contraction amount of the inherent deformation data of the first member corresponding to the weld line, Dx 1 (b ′ ) Is the vertical contraction amount of the constraint inherent deformation data of the first member corresponding to the weld line in the constraint parameter b ′. The constants α and β of the exponential function according to the equation 9 are calculated as 1.5 and 0.15, respectively.

また、図31は、別の溶接継手について第1部材の拘束パラメータと正規化横収縮との関係と固有変形変換式とを示すグラフであり、図26に示す両側隅肉継手の第1部材について示している。図31に示すように、溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータを横軸にとり、第1部材の縦収縮について固有変形データに対する拘束固有変形データの割合を正規化横収縮として縦軸にとったグラフに、第1部材の横収縮について固有変形データに対する拘束固有変形データの割合がプロットされる。   FIG. 31 is a graph showing the relationship between the constraint parameter of the first member and the normalized lateral contraction and the natural deformation conversion formula for another welded joint, and the first member of the double-sided fillet joint shown in FIG. Show. As shown in FIG. 31, the constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width is dimensioned on the horizontal axis, and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for the vertical contraction of the first member is normalized. The ratio of the constraint specific deformation data to the specific deformation data for the horizontal contraction of the first member is plotted on the graph with the vertical axis as the horizontal contraction.

そして、第1部材の横収縮について、プロットした固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表す下記の数22に示す近似式が既知の最小二乗法によって算出され、この近似式が、固有変形データを拘束固有変形データに変換する固有変形変換式として算出される。   Then, for the lateral contraction of the first member, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the plotted inherent deformation data, the constraint parameter obtained by making the constraint position during welding dimensionless with the weld width and the constraint inherent to the inherent deformation data in the constraint parameter The approximate expression shown in the following Expression 22 representing the relationship with the ratio of the deformation data is calculated by a known least square method, and this approximate expression is calculated as an inherent deformation conversion expression for converting the inherent deformation data into the constrained inherent deformation data. The

ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータ、Dy10は溶接線に対応する第1部材の固有変形データの横収縮量、Dy(b´)は拘束パラメータb´における溶接線に対応する第1部材の拘束固有変形データの横収縮量である。前記の数9で示す式による指数関数の定数α、βについてはそれぞれ、0.13、0.05として算出される。 Here, b ′ is a restraint parameter obtained by dividing the restraint position at the time of welding by the welding width, and Dy 10 is a lateral contraction amount of the inherent deformation data of the first member corresponding to the weld line, Dy 1 (b ′ ) Is a lateral contraction amount of the constraint inherent deformation data of the first member corresponding to the weld line in the constraint parameter b ′. The constants α and β of the exponential function according to the formula shown in Equation 9 are calculated as 0.13 and 0.05, respectively.

また、図32は、別の溶接継手について第1部材の拘束パラメータと正規化横曲げとの関係と固有変形変換式とを示すグラフであり、図26に示す両側隅肉継手の第1部材について示している。図32に示すように、溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータを横軸にとり、第1部材の横曲げについて固有変形データに対する拘束固有変形データの割合を正規化横曲げとして縦軸にとったグラフに、第1部材の横曲げについて固有変形データに対する拘束固有変形データの割合がプロットされる。   FIG. 32 is a graph showing the relationship between the constraint parameter of the first member and the normalized transverse bending and the natural deformation conversion formula for another welded joint, and the first member of the double-sided fillet joint shown in FIG. Show. As shown in FIG. 32, the constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width is taken on the horizontal axis, and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data is normalized for the lateral bending of the first member. The ratio of the constraint specific deformation data to the specific deformation data for the horizontal bending of the first member is plotted on the graph taken as the vertical axis as the horizontal bending.

そして、第1部材の横曲げについて、プロットした固有変形データに対する拘束固有変形データの割合から、溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータと該拘束パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表す下記の数23に示す近似式が既知の最小二乗法によって算出され、この近似式が、固有変形データを拘束固有変形データに変換する固有変形変換式として算出される。   For the lateral bending of the first member, from the ratio of the constraint inherent deformation data to the plotted inherent deformation data, the constraint parameter obtained by making the constraint position during welding dimensionless by the weld width and the constraint inherent to the inherent deformation data in the constraint parameter The approximate expression shown in the following Expression 23 that expresses the relationship with the ratio of the deformation data is calculated by a known least square method, and this approximate expression is calculated as an inherent deformation conversion expression that converts the inherent deformation data into constrained inherent deformation data. The

ここで、b´は溶接時の拘束位置を溶接幅で除して無次元化した拘束パラメータ、Ry10は溶接線に対応する第1部材の固有変形データの横曲げ量、Ry(b´)は拘束パラメータb´における溶接線に対応する第1部材の拘束固有変形データの横曲げ量である。前記の数9で示す式による指数関数の定数α、βについてはそれぞれ、−1.0、0.025として算出される。 Here, b ′ is a constraint parameter obtained by dividing the constraint position at the time of welding by the welding width, and Ry 10 is the lateral bending amount of the inherent deformation data of the first member corresponding to the weld line, Ry 1 (b ′ ) Is the lateral bending amount of the constraint inherent deformation data of the first member corresponding to the weld line in the constraint parameter b ′. The constants α and β of the exponential function according to the formula shown in Equation 9 are calculated as −1.0 and 0.025, respectively.

両側隅肉継手の第2部材についても、第1部材と同様にして、算出した複数の拘束位置についての前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合から、拘束位置を溶接幅で除して無次元化したパラメータと該パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表した近似式の定数が既知の最小二乗法によって算出され、前記近似式が、固有変形データを拘束固有変形データに変換する変換式として算出される。   Similarly to the first member, the second member of the fillet joint on both sides is obtained by dividing the constraint position by the welding width from the ratio of the constraint inherent deformation data to the calculated inherent deformation data for the plurality of constraint positions. A constant of an approximate expression that expresses the relationship between the dimensionless parameter and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data in the parameter is calculated by a known least square method, and the approximate expression defines the inherent deformation data as the constraint inherent It is calculated as a conversion formula for converting into deformation data.

そして、第1及び第2部材について固有変形変換式が算出されると、溶接線L21についての固有変形データと溶接線L21について溶接時の拘束位置を溶接幅で無次元化した拘束パラメータとから、固有変形変換式を用いて、拘束条件を考慮した拘束固有変形データが算出される。   Then, when the intrinsic deformation conversion formula is calculated for the first and second members, from the inherent deformation data for the weld line L21 and the constraint parameters for which the constraint position at the time of welding for the weld line L21 is dimensionless with the weld width, Constraint inherent deformation data considering the constraint condition is calculated using the inherent deformation conversion formula.

このように、第1及び第2部材が両側隅肉溶接された両側隅肉継手においても、突合せ継手と同様にして、溶接線に対応する固有変形データから拘束条件を考慮した拘束固有変形データを算出することができる。   As described above, in the case of the double-sided fillet joint in which the first and second members are both-side fillet welded, in the same manner as in the butt joint, the constraint inherent deformation data considering the constraint condition from the inherent deformation data corresponding to the weld line. Can be calculated.

本発明は、例示された実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能である。   The present invention is not limited to the illustrated embodiments, and various improvements and design changes can be made without departing from the scope of the present invention.

以上のように、本発明によれば、溶接線に対応する固有変形データから、溶接時の拘束条件を考慮した拘束固有変形データを計算することができ、複数の部材を溶接してなる構造体の溶接変形を予測する場合に、好適に利用される可能性がある。   As described above, according to the present invention, from the inherent deformation data corresponding to the weld line, it is possible to calculate the constraint inherent deformation data considering the constraint conditions during welding, and a structure formed by welding a plurality of members In the case of predicting the welding deformation, there is a possibility that it is preferably used.

10 コンピュータ
11 中央処理装置
12 入力装置
13 表示装置
14 記憶装置
15 出力装置
20 固有変形データベース
10 Computer 11 Central Processing Unit 12 Input Unit 13 Display Unit 14 Storage Unit 15 Output Unit 20 Inherent Deformation Database

Claims (8)

複数の部材を溶接してなる構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する際に用いる拘束条件を考慮した拘束固有変形データの計算システムであって、
構造体の溶接線に対応する固有変形データを取得する固有変形データ取得手段と、
溶接時に前記部材を拘束する拘束位置を取得する拘束位置取得手段と、
前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置に基づいて、所定の変換式に従って、前記固有変形データ取得手段によって取得された固有変形データを変換して拘束固有変形データを算出する拘束固有変形データ算出手段と、
前記溶接線の溶接幅を取得する溶接幅取得手段を有し、
前記拘束固有変形データ算出手段は、前記所定の変換式に従って、拘束固有変形データを算出するときに、前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置を前記溶接幅取得手段によって取得された溶接幅で無次元化した値をパラメータとして用いて拘束固有変形データを算出する、
ことを特徴とする拘束固有変形データの計算システム。
A calculation system for constraint inherent deformation data in consideration of constraint conditions used when predicting weld deformation of a structure formed by welding a plurality of members by FEM analysis,
Inherent deformation data acquisition means for acquiring inherent deformation data corresponding to the weld line of the structure;
A restraint position obtaining means for obtaining a restraint position for restraining the member during welding;
Constraint inherent deformation data calculation for converting the inherent deformation data acquired by the inherent deformation data acquisition means and calculating the constraint inherent deformation data based on the constraint position acquired by the constraint position acquisition means according to a predetermined conversion formula Means,
And a weld width obtaining means for obtaining a welding width of the weld line,
The constraint inherent deformation data calculating means calculates the constraint inherent deformation data acquired by the constraint width acquisition means by the welding width acquired by the weld width acquisition means when calculating the constraint inherent deformation data according to the predetermined conversion formula. Calculate constraint-specific deformation data using the dimensionless value as a parameter,
Computing system captive specific modification data you wherein a.
前記変換式を算出する変換式算出手段を有し、
前記変換式算出手段は、溶接時に前記部材を拘束することなく所定の溶接幅で溶接する溶接変形前後の形状に基づく固有変形データと前記部材を所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づく拘束固有変形データとを取得し、取得された前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合を複数の拘束位置について算出し、算出された前記複数の拘束位置についての前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合から、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータと該パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表した近似式の定数を算出し、前記近似式を、前記変換式として算出する、
ことを特徴とする請求項に記載の拘束固有変形データの計算システム。
Conversion formula calculating means for calculating the conversion formula;
The conversion formula calculation means includes the specific deformation data based on the shape before and after welding deformation that welds with a predetermined welding width without constraining the member during welding, and before and after welding deformation that constrains and welds the member at a predetermined constraining position. The constraint inherent deformation data based on the shape of the acquired constraint deformation, the ratio of the constraint inherent deformation data to the acquired inherent deformation data is calculated for a plurality of constraint positions, and the calculated inherent deformation for the plurality of constraint positions From the ratio of the constraint inherent deformation data to the data, calculate a constant of an approximate expression representing the relationship between the parameter where the constraint position is dimensionless with the welding width and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data in the parameter, Calculating the approximate expression as the conversion expression;
The calculation system for constraint inherent deformation data according to claim 1 .
前記変換式算出手段は、前記変換式を、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータをb´とし、溶接線に対応する固有変形データをAとし、パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データをA(b´)とし、複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合に基づいて決定された定数をα、βとして、下記の関係式による指数関数として算出する、
ことを特徴とする請求項に記載の拘束固有変形データの計算システム。
A(b´)/A=1+α×exp(−β×b´)
The conversion formula calculating unit, the conversion formula, and b'parameters dimensionless the arresting position by welding width, the unique deformation data corresponding to the weld line and A 0, corresponding to the weld line in the parameter b' The constraint inherent deformation data is A (b ′), and constants determined based on the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for a plurality of constraint positions are α and β, and calculated as an exponential function according to the following relational expression. To
The calculation system for constraint inherent deformation data according to claim 2 .
A (b ′) / A 0 = 1 + α × exp (−β × b ′)
複数の部材を溶接してなる構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する溶接変形予測システムであって、
前記構造体の各溶接線について拘束条件を考慮した拘束固有変形データを取得する手段として、
構造体の溶接線に対応する固有変形データを取得する固有変形データ取得手段と、
溶接時に前記部材を拘束する拘束位置を取得する拘束位置取得手段と、
前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置に基づいて、所定の変換式に従って、前記固有変形データ取得手段によって取得された固有変形データを変換して拘束固有変形データを算出する拘束固有変形データ算出手段とを有すると共に、
前記構造体を有限要素分割して作成した解析モデルに、前記拘束固有変形データ算出手段によって算出された各溶接線の拘束固有変形データを適用し、弾性FEM解析によって前記構造体の溶接変形を算出する溶接変形算出手段とを有し、
前記構造体の各溶接線について拘束条件を考慮した拘束固有変形データを取得する手段として、前記溶接線の溶接幅を取得する溶接幅取得手段をさらに有し、
前記拘束固有変形データ算出手段は、前記所定の変換式に従って、拘束固有変形データを算出するときに、前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置を前記溶接幅取得手段によって取得された溶接幅で無次元化した値をパラメータとして用いて拘束固有変形データを算出する、
ことを特徴とする溶接変形予測システム。
A welding deformation prediction system for predicting welding deformation of a structure formed by welding a plurality of members by FEM analysis,
As means for obtaining constraint inherent deformation data considering the constraint conditions for each weld line of the structure,
Inherent deformation data acquisition means for acquiring inherent deformation data corresponding to the weld line of the structure;
A restraint position obtaining means for obtaining a restraint position for restraining the member during welding;
Constraint inherent deformation data calculation for converting the inherent deformation data acquired by the inherent deformation data acquisition means and calculating the constraint inherent deformation data based on the constraint position acquired by the constraint position acquisition means according to a predetermined conversion formula Means and
Applying the constraint inherent deformation data of each weld line calculated by the constraint inherent deformation data calculation means to the analysis model created by dividing the structure into finite elements, and calculating the weld deformation of the structure by elastic FEM analysis a welding deformation calculating means for possess,
As means for acquiring constraint inherent deformation data in consideration of constraint conditions for each weld line of the structure, further comprising a weld width acquisition means for acquiring the weld width of the weld line,
The constraint inherent deformation data calculating means calculates the constraint inherent deformation data acquired by the constraint width acquisition means by the welding width acquired by the weld width acquisition means when calculating the constraint inherent deformation data according to the predetermined conversion formula. Calculate constraint-specific deformation data using the dimensionless value as a parameter,
A welding deformation prediction system characterized by that.
複数の部材を溶接してなる構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する際に用いる拘束条件を考慮した拘束固有変形データの計算プログラムであって、
コンピュータを、構造体の溶接線に対応する固有変形データを取得する固有変形データ取得手段、
溶接時に前記部材を拘束する拘束位置を取得する拘束位置取得手段、及び、
前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置に基づいて、所定の変換式に従って、前記固有変形データ取得手段によって取得された固有変形データを変換して拘束固有変形データを算出する拘束固有変形データ算出手段として機能させ、
コンピュータを、さらに、前記溶接線の溶接幅を取得する溶接幅取得手段として機能させ、
該コンピュータを、前記拘束固有変形データ算出手段として機能させるときは、前記所定の変換式に従って、拘束固有変形データを算出するときに、前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置を前記溶接幅取得手段によって取得された溶接幅で無次元化した値をパラメータとして用いて拘束固有変形データを算出するように機能させる、
ことを特徴とする拘束固有変形データの計算プログラム。
A calculation program for constraint inherent deformation data considering constraint conditions used when predicting welding deformation of a structure formed by welding a plurality of members by FEM analysis,
A specific deformation data acquisition means for acquiring a specific deformation data corresponding to the weld line of the structure;
A restraint position obtaining means for obtaining a restraint position for restraining the member during welding; and
Constraint inherent deformation data calculation for converting the inherent deformation data acquired by the inherent deformation data acquisition means and calculating the constraint inherent deformation data based on the constraint position acquired by the constraint position acquisition means according to a predetermined conversion formula Function as a means,
The computer is further made to function as welding width acquisition means for acquiring the welding width of the welding line,
When the computer functions as the constraint inherent deformation data calculation means, the constraint position acquired by the constraint position acquisition means is acquired as the welding width when the constraint inherent deformation data is calculated according to the predetermined conversion formula. Function to calculate constraint inherent deformation data using as a parameter the dimensionless value of the weld width acquired by the means,
It shall be the said captive-specific modification data calculation program.
コンピュータを、さらに、前記変換式を算出する変換式算出手段として機能させ、
該コンピュータを、前記変換式算出手段として機能させるときは、溶接時に前記部材を拘束することなく所定の溶接幅で溶接する溶接変形前後の形状に基づく固有変形データと前記部材を所定の拘束位置で拘束して溶接する溶接変形前後の形状に基づく拘束固有変形データとを取得し、取得された前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合を複数の拘束位置について算出し、算出された前記複数の拘束位置についての前記固有変形データに対する前記拘束固有変形データの割合から、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータと該パラメータにおける固有変形データに対する拘束固有変形データの割合との関係を表した近似式の定数を算出し、前記近似式を、前記変換式として算出するように機能させる、
ことを特徴とする請求項に記載の拘束固有変形データの計算プログラム。
Further causing the computer to function as a conversion formula calculation means for calculating the conversion formula,
When the computer is caused to function as the conversion formula calculating means, the inherent deformation data based on the shape before and after welding deformation, which is welded with a predetermined welding width without constraining the member during welding, and the member at a predetermined restraint position. Restraint inherent deformation data based on the shape before and after welding deformation to be restrained and welded, calculate a ratio of the restraint inherent deformation data to the obtained inherent deformation data for a plurality of restraint positions, and calculate the plurality From the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data with respect to the constraint position, the relationship between the parameter obtained by making the constraint position dimensionless by the welding width and the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data in the parameter is expressed. Calculating a constant of an approximate expression, and causing the approximate expression to function as the conversion expression;
6. The program for calculating constraint-specific deformation data according to claim 5 .
コンピュータを、前記変換式算出手段として機能させるときは、前記変換式を、拘束位置を溶接幅で無次元化したパラメータをb´とし、溶接線に対応する固有変形データをAとし、パラメータb´における溶接線に対応する拘束固有変形データをA(b´)とし、複数の拘束位置についての固有変形データに対する拘束固有変形データの割合に基づいて決定された定数をα、βとして、下記の関係式による指数関数として算出するように機能させる、
ことを特徴とする請求項に記載の拘束固有変形データの計算プログラム。
A(b´)/A=1+α×exp(−β×b´)
The computer, when the function as the conversion formula calculating unit, the conversion formula, the parameters dimensionless by welding width restrained position and b', the intrinsic deformation data corresponding to the weld line and A 0, the parameter b The constraint inherent deformation data corresponding to the weld line at ′ is A (b ′), and constants determined based on the ratio of the constraint inherent deformation data to the inherent deformation data for a plurality of constraint positions are α and β, as follows: Function to calculate as an exponential function with relational expression,
The calculation program for constraint inherent deformation data according to claim 6 .
A (b ′) / A 0 = 1 + α × exp (−β × b ′)
複数の部材を溶接してなる構造体の溶接変形をFEM解析によって予測する溶接変形予測プログラムであって、
コンピュータを、前記構造体の各溶接線について拘束条件を考慮した拘束固有変形データを取得する手段として、
構造体の溶接線に対応する固有変形データを取得する固有変形データ取得手段、
溶接時に前記部材を拘束する拘束位置を取得する拘束位置取得手段、及び、
前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置に基づいて、所定の変換式に従って、前記固有変形データ取得手段によって取得された固有変形データを変換して拘束固有変形データを算出する拘束固有変形データ算出手段として機能させると共に、
該コンピュータを、さらに、前記構造体を有限要素分割して作成した解析モデルに、前記拘束固有変形データ算出手段によって算出された各溶接線の拘束固有変形データを適用し、弾性FEM解析によって前記構造体の溶接変形を算出する溶接変形算出手段として機能させ
該コンピュータを、前記構造体の各溶接線について拘束条件を考慮した拘束固有変形データを取得する手段として、前記溶接線の溶接幅を取得する溶接幅取得手段としてさらに機能させ、
該コンピュータを、前記拘束固有変形データ算出手段として機能させるときは、前記所定の変換式に従って、拘束固有変形データを算出するときに、前記拘束位置取得手段によって取得された拘束位置を前記溶接幅取得手段によって取得された溶接幅で無次元化した値をパラメータとして用いて拘束固有変形データを算出するように機能させる、
ことを特徴とする溶接変形予測プログラム。
A welding deformation prediction program for predicting welding deformation of a structure formed by welding a plurality of members by FEM analysis,
As a means for acquiring constraint inherent deformation data in consideration of constraint conditions for each weld line of the structure,
Inherent deformation data acquisition means for acquiring inherent deformation data corresponding to the weld line of the structure,
A restraint position obtaining means for obtaining a restraint position for restraining the member during welding; and
Constraint inherent deformation data calculation for converting the inherent deformation data acquired by the inherent deformation data acquisition means and calculating the constraint inherent deformation data based on the constraint position acquired by the constraint position acquisition means according to a predetermined conversion formula Function as a means,
The computer further applies the constraint inherent deformation data of each weld line calculated by the constraint inherent deformation data calculation means to an analysis model created by dividing the structure into finite elements, and the structure is analyzed by elastic FEM analysis. Function as a welding deformation calculation means for calculating the welding deformation of the body ,
The computer further functions as a welding width acquisition unit that acquires a welding width of the welding line as a unit that acquires constraint inherent deformation data considering a constraint condition for each welding line of the structure,
When the computer functions as the constraint inherent deformation data calculation means, the constraint position acquired by the constraint position acquisition means is acquired as the welding width when the constraint inherent deformation data is calculated according to the predetermined conversion formula. Function to calculate constraint inherent deformation data using as a parameter the dimensionless value of the weld width acquired by the means,
A welding deformation prediction program characterized by that.
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