JPH10146689A - Estimation system for residual welding stress and residual deformation - Google Patents

Estimation system for residual welding stress and residual deformation

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Publication number
JPH10146689A
JPH10146689A JP30900196A JP30900196A JPH10146689A JP H10146689 A JPH10146689 A JP H10146689A JP 30900196 A JP30900196 A JP 30900196A JP 30900196 A JP30900196 A JP 30900196A JP H10146689 A JPH10146689 A JP H10146689A
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JP
Japan
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substructure
residual
stress
analysis
substructures
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Application number
JP30900196A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyoshi Yanagida
信義 柳田
Naoto Saito
直人 斉藤
Koji Sasaki
康二 佐々木
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10146689A publication Critical patent/JPH10146689A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a system to efficiently estimate residual stress and residual deformation of a structure with weld zone. SOLUTION: The structure including weld zone is divided into a plurality of substructures and classified into groups by shape. Regarding all the substructures, pertaining groups are registered on the data file 113. The substructures of each of the groups are divided into finite elements and are recorded on data file 114 with residual stress and residual deformation calculated. The individual finite element having distribution of residual stress and residual deformation recorded on the data file 114 is formed every group, which is used to estimate the residual stress and residual deformation of the whole structure.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は溶接構造物の残留応
力及び残留変形の予測装置に関する。
The present invention relates to an apparatus for predicting residual stress and residual deformation of a welded structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】溶接部を有する構造物で、構造物が完成
した際に溶接による残留応力及び残留変形が規定値を越
えると、構造物として使用できない場合や残留応力及び
残留変形を取り除くために多大な労力を要する場合が起
きる。これを避けるため、予め溶接部の残留応力及び残
留変形を予測する手段が必要となり、有限要素法を用い
た計算が広く行われている。
2. Description of the Related Art In a structure having a welded portion, if the residual stress and residual deformation due to welding exceed a specified value when the structure is completed, if the structure cannot be used as a structure or to remove the residual stress and residual deformation. In some cases, great effort is required. In order to avoid this, a means for predicting the residual stress and residual deformation of the welded portion is required in advance, and calculations using the finite element method are widely performed.

【0003】溶接では、短時間に被溶接部に集中して入
熱が行われる。そのため、材料は局所的に高温に急熱さ
れ、その後、溶融温度から急冷される。有限要素法によ
る溶接時の残留応力および残留変形の予測では、このよ
うな急激な温度変化の過程を考慮するために、溶接時の
全過程にわたる構造物内の温度分布の履歴を熱伝導解析
の有限要素法により求める。次に計算された構造物内の
温度分布の履歴をもとにして溶接入熱に起因する残留応
力及び残留変形を応力解析の有限要素法により算出す
る。
[0003] In welding, heat input is performed in a short period of time concentrated on the welded portion. Thus, the material is locally quenched to a high temperature and then quenched from the melting temperature. In the prediction of residual stress and residual deformation during welding by the finite element method, the history of temperature distribution in the structure during the entire welding process is taken into account in the heat transfer analysis in order to consider such a rapid temperature change process. Determined by the finite element method. Next, based on the calculated history of the temperature distribution in the structure, residual stress and residual deformation caused by welding heat input are calculated by a finite element method of stress analysis.

【0004】また、材料の熱伝導率,比熱,密度及び熱
伝達率等の熱伝導解析に関する物性値と降伏応力,弾性
係数,線膨張係数等の応力解析に関する物性値は温度に
依存する性質を持つ。溶接終了時の残留応力及び残留変
形の値に影響する。物性値の温度依存性を計算に取り入
れるために、上記の熱伝導解析及び応力解析に関する物
性値と温度の関係を実験により測定し、その値を用いる
場合もある。
In addition, physical property values related to heat conduction analysis such as thermal conductivity, specific heat, density, and heat transfer coefficient of materials and physical property values related to stress analysis such as yield stress, elastic coefficient, and linear expansion coefficient have properties that depend on temperature. Have. It affects the values of residual stress and residual deformation at the end of welding. In order to incorporate the temperature dependence of the physical property value into the calculation, the relationship between the physical property value and the temperature in the above heat conduction analysis and stress analysis is measured by an experiment, and the value may be used.

【0005】さらに、被溶接部では温度変化に伴い材料
の組織変化が生じ、溶融温度以上では材料は固体から液
体状態になる。材料組織の温度依存性を実験により測定
し、その測定結果を用いた残留応力及び残留変形の予測
も行われてきた。
[0005] Further, in the welded portion, a change in the structure of the material accompanies a change in temperature, and at a temperature higher than the melting temperature, the material changes from a solid to a liquid state. The temperature dependence of the material structure has been measured by experiments, and residual stress and residual deformation have been predicted using the measurement results.

【0006】なお、温度解析により温度分布の履歴を予
め算出しておき、それを参照して応力解析を行うことに
よる残留応力及び残留変形の予測方法は現代溶接技術大
系第3巻(産報出版)の記載による。また、材料の組織
変化の過程を考慮した残留応力及び残留変形の予測方法
は日本機械学会論文集(A編),50巻,451号(昭
和59年3月),ページ285−290に井上達雄によ
って発表の論文(相変態を伴う金属材料の力学的挙動と
連成効果)、及び日本機械学会論文集(A編),50巻,
459号(昭和59年11月),ページ1900−19
08に王志剛らによって発表の論文(溶融を考慮した粘
塑性体の構成式とそれを用いた溶接過程の解析)、及び
日本機械学会論文集(A編),51巻,467号(昭和
60年7月),ページ1858−1863に王志剛らに
よって発表の論文(粘塑性体の構成式を用いた板の突合
せ溶接過程の解析)の記載による。
A method of predicting residual stress and residual deformation by calculating a temperature distribution history in advance by temperature analysis and performing stress analysis with reference to the temperature distribution is described in Hyundai Welding Technology Daikei Vol. Publishing). A method for predicting residual stress and residual deformation in consideration of the process of structural change of a material is described in Tatsuo Inoue, Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers (A), vol. 50, No. 451 (March 1984), pages 285-290. Papers (mechanical behavior and coupling effects of metallic materials with phase transformation), and Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (A), vol. 50,
No. 459 (November 1984), pp. 1900-19
In 08, a paper published by Shigeo Wang et al. (Constitutive formula of viscoplastic body considering melting and analysis of welding process using it), and Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers (A), Vol. 51, No. 467 (1985) (July), page 1858-1863, based on the description of a paper (analysis of butt-welding process of plates using constitutive formula of viscoplastic body) published by Shige Wang et al.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上のような計算手法
は溶接過程を逐次追跡する精密な計算であるが、実構造
物では多くの溶接線を有するため多大な計算時間を必要
とする。
The above-described calculation method is a precise calculation for sequentially tracking the welding process. However, since a real structure has many welding lines, a large amount of calculation time is required.

【0008】本発明は、溶接時の被溶接材の残留応力及
び残留変形の予測で、溶接部の急熱あるいは急冷の温度
変化と、熱伝導解析及び応力解析に関する物性値の温度
依存性を計算時に考慮し、かつ従来の方法よりも少ない
計算時間で残留応力及び残留変形を予測する装置を提供
することを目的としている。
According to the present invention, the prediction of residual stress and residual deformation of a material to be welded at the time of welding is performed to calculate the temperature change of rapid heating or rapid cooling of a welded part and the temperature dependence of physical property values related to heat conduction analysis and stress analysis. It is an object of the present invention to provide an apparatus for estimating residual stress and residual deformation in consideration of the case and with less calculation time than the conventional method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では溶接部を有する構造物全体の形状データ
と、構造物を一組以上の互いに同一なサブストラクチャ
が存在するように分割したサブストラクチャの形状デー
タとを記憶手段から読み込む。
In order to achieve the above object, according to the present invention, the shape data of the entire structure having a welded portion and the structure are divided so that one or more sets of identical substructures exist. The substructure shape data is read from the storage means.

【0010】次に、全てのサブストラクチャについて、
互いに同一なサブストラクチャは同じグループに属する
としてサブストラクチャをグループに分類し、サブスト
ラクチャの属するグループ番号を記憶手段に記録する。
Next, for all substructures,
The same substructures belong to the same group, and the substructures are classified into groups, and the group number to which the substructure belongs is recorded in the storage unit.

【0011】次に、グループごとにそのグループに属す
るサブストラクチャ内部に有限要素を生成し、サブスト
ラクチャを有限要素法を用いた数値解析を行うことによ
り、サブストラクチャ内の残留応力及び残留変形の分布
を算出しそれを記憶手段に記録する。
Next, a finite element is generated for each group inside the substructure belonging to the group, and the substructure is subjected to a numerical analysis using the finite element method, thereby obtaining a distribution of residual stress and residual deformation in the substructure. Is calculated and recorded in the storage means.

【0012】次に、サブストラクチャ内の残留応力及び
残留変形の分布を予め単独で有する、サブストラクチャ
と同一の形状を有する構造要素を生成する。構造物を構
成する全てのサブストラクチャについて、サブストラク
チャの属するグループを代表する構造要素を用いて構造
物を再構成し、構造物の残留応力及び残留変形を予測す
る。
Next, a structural element having the same shape as the substructure, which has the distribution of the residual stress and the residual deformation in the substructure independently, is generated. For all the substructures that make up the structure, the structure is reconstructed using structural elements representing the group to which the substructure belongs, and residual stress and residual deformation of the structure are predicted.

【0013】また、サブストラクチャの形状に関して類
似精度を向上させるために、構造物の形状によって三角
形状のサブストラクチャまたは四辺形状のサブストラク
チャまたは多面体のサブストラクチャを用いるものであ
る。
Further, in order to improve the similarity accuracy regarding the shape of the substructure, a triangular substructure, a quadrilateral substructure or a polyhedral substructure is used depending on the shape of the structure.

【0014】構造物をサブストラクチャに分割し、サブ
ストラクチャを前記の構造要素に置き換えて構造物を再
構成する手段を用いることにより以下の利点を引き出す
ことができる。
The following advantages can be obtained by dividing the structure into sub-structures and replacing the sub-structures with the structural elements described above and using the means for reconstructing the structure.

【0015】構造物の残留応力及び残留変形の算出で、
同じグループに属する部分構造については、一度生成し
た構造要素を用いることができる。したがって、全体構
造の形状が同一グループの構造要素を複数生成すること
が可能な場合は、構造物について要素分割を行った場合
と比較して、解析に要する時間の短縮が可能となる。
In calculating the residual stress and residual deformation of the structure,
For a partial structure belonging to the same group, a structural element generated once can be used. Therefore, when it is possible to generate a plurality of structural elements of the same group in the shape of the entire structure, it is possible to reduce the time required for analysis as compared with the case where element division is performed on the structure.

【0016】なお、サブストラクチャ内の残留応力及び
残留変形の分布を算出する際には、サブストラクチャ内
を有限要素に分割し、温度分布の履歴を熱伝導解析の有
限要素法により算出する。次に算出されたサブストラク
チャ内の温度分布の履歴をもとにして溶接入熱に起因す
る残留応力及び残留変形の分布を応力解析の有限要素法
により算出する。
When calculating the distribution of residual stress and residual deformation in the substructure, the inside of the substructure is divided into finite elements, and the history of temperature distribution is calculated by the finite element method of heat conduction analysis. Next, based on the calculated history of the temperature distribution in the substructure, the distribution of residual stress and residual deformation caused by welding heat input is calculated by the finite element method of stress analysis.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を説明す
る。図1は本実施例に関するハードウェアの構成図であ
る。同図で、共通バス100を介して、表示装置10
1,入力装置102,CPU103,RAM104,ディス
ク装置110,データベース120が設けられている。
CPU103はディスク装置110に保管されている動
作プログラム111をRAM104で実行させる場合の
中央演算処理装置である。ディスク装置110には、解
析対象とする構造物の構造物形状データファイル112
と、動作プログラム111の実行により作成されるサブ
ストラクチャ形状データファイル113と、サブストラ
クチャ解析結果データファイル114と、構造物解析結
果データファイル115も同時に保管される。サブスト
ラクチャ解析結果データファイル114に記録されるサ
ブストラクチャの残留応力及び残留変形データで使用頻
度が高いものはデータベース120に記録されている。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a configuration diagram of hardware according to the present embodiment. In FIG. 1, a display device 10 is connected via a common bus 100.
1, an input device 102, a CPU 103, a RAM 104, a disk device 110, and a database 120 are provided.
The CPU 103 is a central processing unit when the operation program 111 stored in the disk device 110 is executed by the RAM 104. The disk device 110 has a structure shape data file 112 of the structure to be analyzed.
, A substructure shape data file 113 created by executing the operation program 111, a substructure analysis result data file 114, and a structure analysis result data file 115 are also stored at the same time. Frequently used substructure residual stress and residual deformation data recorded in the substructure analysis result data file 114 are recorded in the database 120.

【0018】図2は4枚の平板を突き合わせ溶接するこ
とにより得られた板状の構造物Aである。同図で二重線
Wは溶接線を表している。また、破線は四辺形平板の部
分構造に分割した一例である。すなわち、破線に囲まれ
た領域が一つのサブストラクチャである。図3は溶接線
Wを含む領域における四辺形のサブストラクチャによる
分割の一例を示すものである。同図中の破線で囲まれた
領域がサブストラクチャであり、SUB1,SUB2,
SUB3,SUB4はサブストラクチャの通し番号であ
る。また、四辺形のサブストラクチャで一辺が溶接線W
であるグループGRP1,二辺が溶接線であるグループ
GRP2,サブストラクチャ内に溶接線を含まないグル
ープGRP3に分類している。
FIG. 2 shows a plate-shaped structure A obtained by butt-welding four flat plates. In the figure, a double line W represents a welding line. Also, the broken line is an example of dividing into a partial structure of a quadrilateral flat plate. That is, a region surrounded by a broken line is one substructure. FIG. 3 shows an example of division by a quadrilateral substructure in a region including the welding line W. The area surrounded by the broken line in the figure is a substructure, and SUB1, SUB2,
SUB3 and SUB4 are serial numbers of the substructure. Also, one side of the quadrilateral substructure is weld line W
Are classified into a group GRP, a group GRP in which two sides are welding lines, and a group GRP3 in which the substructure does not include a welding line.

【0019】図4を用いて本実施例の動作の流れを説明
する。まず、本装置の動作プログラム111が起動され
ると、メインルーチンでSTP10の処理が行われ、全
体構造形状データファイル112の内容が読み込まれ
る。構造物形状データファイル112から読み込まれる
構造物形状データには、構造物の寸法と、構造物におけ
る溶接線の位置と、構造物を構成する全てのサブストラ
クチャについて、サブストラクチャの寸法と、サブスト
ラクチャの材質と、サブストラクチャ内の溶接線の位置
と溶接条件と、サブストラクチャが存在する構造物内の
位置が記録されている。
The operation flow of this embodiment will be described with reference to FIG. First, when the operation program 111 of the present apparatus is started, the processing of the STP 10 is performed in the main routine, and the contents of the entire structural shape data file 112 are read. The structure shape data read from the structure shape data file 112 includes the dimensions of the structure, the position of the weld line in the structure, the dimensions of the substructure, and the substructure of all the substructures constituting the structure. , The position of the welding line in the substructure, the welding conditions, and the position in the structure where the substructure exists.

【0020】次に処理はSTP20のサブストラクチャ
設定ルーチンに移行し、図5に示すサブストラクチャ設
定ルーチンSTP20が実行される。まず、STP21
でサブストラクチャ番号としてサブストラクチャに通し
番号が自動的に付けられる。次に処理はSTP22に進
み、すべてのサブストラクチャにグループ番号を設定す
る。グループ番号は互いに同じサブストラクチャは同一
のグループに属するとして決定される。ここで互いに同
じサブストラクチャとはサブストラクチャの寸法と、サ
ブストラクチャの材質と、サブストラクチャ内の溶接線
の位置と溶接条件がサブストラクチャ間で一致すること
を意味する。
Next, the processing shifts to a substructure setting routine of STP20, and a substructure setting routine STP20 shown in FIG. 5 is executed. First, STP21
, A serial number is automatically assigned to the substructure as a substructure number. Next, the process proceeds to STP22, in which group numbers are set for all substructures. The group number is determined as if the same substructures belong to the same group. Here, the same substructure means that the dimensions of the substructure, the material of the substructure, the position of the welding line in the substructure, and the welding conditions are the same among the substructures.

【0021】次に処理はSTP23に移行し、全てのグ
ループについて、サブストラクチャ内の残留応力及び残
留変形の分布を有限要素法により算出するために、サブ
ストラクチャ内の要素分割が自動的に行われる。サブス
トラクチャ内に生成された有限要素で、サブストラクチ
ャ内の節点の座標と、有限要素を構成する節点データよ
り成るサブストラクチャ解析条件が設定される。熱伝導
解析のための条件として、サブストラクチャ内の有限要
素で、溶接線を含む要素については溶接条件から入熱量
が設定される。また、溶接時に大気と接している表面で
は熱伝達境界条件が設定される。応力解析のための条件
として、部分構造の境界上の節点の変位が拘束される。
処理はSTP24に移行し、サブストラクチャ形状デー
タファイル113に全てのサブストラクチャについての
サブストラクチャ番号とそのサブストラクチャのグルー
プ番号と、全てのグループについてのSTP23で設定
されたサブストラクチャ解析条件が記録され、処理はメ
インルーチンに復帰する。
Next, the processing shifts to STP23, in which the element division in the substructure is automatically performed for all groups in order to calculate the distribution of residual stress and residual deformation in the substructure by the finite element method. . In the finite element generated in the substructure, the coordinates of the node in the substructure and the substructure analysis condition including the node data constituting the finite element are set. As a condition for the heat conduction analysis, for a finite element in the substructure and an element including a welding line, the heat input is set from the welding conditions. In addition, a heat transfer boundary condition is set on a surface that is in contact with the atmosphere during welding. As a condition for stress analysis, displacement of a node on the boundary of the substructure is restricted.
The processing shifts to STP24, where the substructure numbers of all the substructures, the group numbers of the substructures, and the substructure analysis conditions set in STP23 for all the groups are recorded in the substructure shape data file 113, The process returns to the main routine.

【0022】次に処理は図4におけるSTP30に移行
し、図6に示すサブストラクチャ応力解析ルーチンST
P30が実行される。サブストラクチャ応力解析ルーチ
ンでは、STP31でサブストラクチャ形状データファ
イル113に記録されているサブストラクチャ解析条件
を読み込む。次にSTP32で全てのグループについて
有限要素法により、溶接時の入熱に起因するサブストラ
クチャ内の温度分布の履歴を算出する。得られたサブス
トラクチャ内の温度分布の履歴データにより、被溶接部
の溶接入熱による急熱及び急冷に起因する残留応力及び
残留変形を算出する。次にSTP33で、グループごと
に算出された残留応力及び残留変形の値がサブストラク
チャ解析結果データファイル114に記録され、メイン
ルーチンに復帰する。
Next, the processing shifts to STP30 in FIG. 4, and the substructure stress analysis routine ST shown in FIG.
P30 is executed. In the substructure stress analysis routine, the substructure analysis conditions recorded in the substructure shape data file 113 in STP31 are read. Next, in STP32, the history of the temperature distribution in the substructure due to the heat input during welding is calculated for all the groups by the finite element method. The residual stress and residual deformation resulting from rapid heating and rapid cooling due to welding heat input to the welded portion are calculated from the obtained history data of the temperature distribution in the substructure. Next, in STP33, the values of the residual stress and residual deformation calculated for each group are recorded in the substructure analysis result data file 114, and the process returns to the main routine.

【0023】次に処理は図4におけるSTP40に移行
し、図7に示す構造物再構成ルーチンSTP40が実行
される。このルーチンでは、STP41で、サブストラ
クチャ解析結果データファイル114を読み込む。次に
STP42で、複数の有限要素からなるサブストラクチ
ャを単独の有限要素に置き換える処理を行う。STP42で
生成される要素を本実施例では構造要素と呼ぶことにす
る。構造要素を生成するための処理は具体的には、サブ
ストラクチャ応力解析ルーチンで算出された残留応力及
び残留変形を構造要素内に分布させることにより達成さ
れる。本ステップの処理により例えば溶接線を含む構造
要素では、その構造要素内に予め溶接入熱による残留応
力及び残留変形が負荷された状態となる。次にSTP4
3で、サブストラクチャ形状データファイル113に記
録されているサブストラクチャ番号とグループ番号の対
応データを参照し、構造要素を用いて構造物を再構成す
る。そしてSTP44で、再構成された構造物について
有限要素法を用いた計算を行い、構造物内の残留応力及
び残留変形の分布を算出する。次のSTP45で、算出
された解析結果を全体構造解析結果データファイル11
5に書き込む。STP46では、STP44で算出され
た構造物内の残留応力及び残留変形の分布データを等高
線図として出力装置101に表示する。STP46の処
理が終了するとメインルーチンに復帰し、全ての処理は
終了する。
Next, the processing shifts to STP40 in FIG. 4, and the structure restructuring routine STP40 shown in FIG. 7 is executed. In this routine, the sub-structure analysis result data file 114 is read in STP41. Next, in STP42, a process of replacing a substructure including a plurality of finite elements with a single finite element is performed. Elements generated by the STP 42 will be referred to as structural elements in this embodiment. Specifically, the processing for generating the structural element is achieved by distributing the residual stress and residual deformation calculated by the substructure stress analysis routine in the structural element. By the processing in this step, for example, in a structural element including a welding line, a residual stress and residual deformation due to welding heat input are applied to the structural element in advance. Next, STP4
In step 3, the structure is reconstructed using the structural elements with reference to the corresponding data of the substructure number and the group number recorded in the substructure shape data file 113. Then, in STP 44, the reconstructed structure is calculated using the finite element method, and the distribution of residual stress and residual deformation in the structure is calculated. In the next STP45, the calculated analysis result is transferred to the entire structure analysis result data file 11.
Write 5 In STP46, the distribution data of the residual stress and residual deformation in the structure calculated in STP44 is displayed on the output device 101 as a contour map. When the process of STP46 ends, the process returns to the main routine, and all processes end.

【0024】このように本実施例によれば、溶接部を有
する構造物で、サブストラクチャに存在する残留応力を
予め算出し、算出された残留応力と残留ひずみを持つ構
造要素を生成する。同一のグループに属するサブストラ
クチャについては、一度生成した構造要素を用いること
ができる。したがって、構造物の形状が同一グループの
構造要素を複数生成できる場合は、構造物について要素
分割を行った場合と比較して、解析に要する時間の短縮
が可能となる。
As described above, according to this embodiment, in a structure having a welded portion, the residual stress existing in the substructure is calculated in advance, and a structural element having the calculated residual stress and residual strain is generated. For substructures belonging to the same group, structural elements generated once can be used. Therefore, when a plurality of structural elements of the same group can be generated with the same shape of the structure, the time required for analysis can be reduced as compared with the case where the structure is divided into elements.

【0025】図8は本発明の異なる実施例を示す。図8
のメインルーチン200が起動されるとSTP210の
処理が行われ、構造物形状データファイル112の内容
が読み込まれる。本実施例の構造物形状データファイル
112から読み込まれる構造物形状データには、構造物
の寸法と、構造物を構成する全ての部分構造について、
サブストラクチャの寸法と、データベース120に記録
されている対応する構造要素の番号と、サブストラクチ
ャが存在する構造物内の位置が記録されている。
FIG. 8 shows a different embodiment of the present invention. FIG.
When the main routine 200 is started, the processing of the STP 210 is performed, and the contents of the structure shape data file 112 are read. The structure shape data read from the structure shape data file 112 according to the present embodiment includes the dimensions of the structure and all the partial structures constituting the structure.
The size of the substructure, the number of the corresponding structural element recorded in the database 120, and the position in the structure where the substructure exists are recorded.

【0026】次に処理は図8のSTP220に移行し、
図9のサブストラクチャ設定ルーチンSTP220が実
行される。まず、STP221でサブストラクチャ番号
としてサブストラクチャに通し番号が付けられる。次に
処理はSTP222に進み、全てのサブストラクチャに
グループ番号を設定する。STP222におけるグルー
プ番号は、データベース120に記録されている対応す
る構造要素の番号を用いる。
Next, the processing shifts to STP220 in FIG.
The substructure setting routine STP220 in FIG. 9 is executed. First, a serial number is assigned to a substructure as a substructure number in STP221. Next, the process proceeds to STP 222, and sets a group number for all substructures. As the group number in the STP 222, the number of the corresponding structural element recorded in the database 120 is used.

【0027】次に処理は図8のSTP230に移行し、
図10の構造物再構成ルーチンSTP230が実行され
る。このルーチンでは、STP231でデータベース1
20からサブストラクチャに対応する構造要素のデータ
を読み込む。次にSTP232で、サブストラクチャ番
号とグループ番号を参照し、構造要素を用いて構造物を
再構成する。そしてSTP233で、再構成された構造
物について有限要素法を用いた計算を行い、構造物内の
残留応力及び残留変形の分布を算出する。次のSTP2
34で、算出された解析結果を構造物解析結果データフ
ァイル115に書き込む。STP235では、STP2
34ので算出された構造物内の残留応力及び残留変形の
分布データを等高線図として出力装置101に表示す
る。STP235の処理が終了するとメインルーチンに
復帰し、全ての処理は終了する。
Next, the processing shifts to STP 230 in FIG.
The structure restructuring routine STP230 of FIG. 10 is executed. In this routine, the database 1 is
From 20, the data of the structural element corresponding to the substructure is read. Next, in STP232, the structure is reconfigured using the structural elements with reference to the substructure number and the group number. Then, in STP233, a calculation using the finite element method is performed on the reconstructed structure, and the distribution of residual stress and residual deformation in the structure is calculated. Next STP2
At 34, the calculated analysis result is written to the structure analysis result data file 115. In STP235, STP2
The distribution data of the residual stress and residual deformation in the structure calculated in 34 is displayed on the output device 101 as a contour map. When the processing of STP 235 ends, the process returns to the main routine, and all the processing ends.

【0028】図11は三角形状のサブストラクチャを用
いて、溶接線の周囲を分割した場合の実施例である。図
中のWは溶接線を表している。同図中の破線で囲まれた
三角形領域が部分構造であり、三角形のサブストラクチ
ャの内、二辺が溶接線WであるグループGRP1,一辺
が溶接線WであるGRP2およびGRP3,二つの頂点
が溶接線W上に存在するGRP4に分類している。
FIG. 11 shows an embodiment in which the periphery of a welding line is divided using a triangular substructure. W in the figure represents a welding line. A triangular area surrounded by a broken line in the figure is a partial structure, and among the triangular substructures, groups GRP1, two sides of which are welding lines W, GRP2 and GRP3, one side of which is a welding line W, and two vertices. It is classified as GRP4 existing on the welding line W.

【0029】図12は多面体のサブストラクチャを用い
て、溶接線の周囲を分割した場合の実施例である。図中
のWは溶接部を表している。同図中の六面体がサブスト
ラクチャであり、六面体のサブストラクチャで、一つの
面が溶接部Wに共有されているGRP1,二つの面が溶
接部Wに共有されているGRP2,サブストラクチャ内
に溶接部Wを含まないGRP3に分類している。
FIG. 12 shows an embodiment in which the periphery of a welding line is divided using a polyhedral substructure. W in the figure represents a weld. The hexahedron in the figure is a substructure, which is a hexahedron substructure, GRP1 having one surface shared by the welding portion W, GRP2 having two surfaces shared by the welding portion W, and welding in the substructure. Classified as GRP3 that does not include section W.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、記憶手段に記憶された
サブストラクチャ形状データとサブストラクチャ番号と
グループ番号を対応させたデータと、グループごとに算
出された残留応力及び残留変形データと、グループごと
の残留応力及び残留変形データを反映させた構造要素に
より構造物の計算が行われる。同じグループに属する部
分構造については、同一の構造要素を用いることができ
る。したがって、サブストラクチャの解析に用いた寸法
の有限要素により構造物を要素分割し解析した場合と比
較して計算時間の短縮が可能となる。また、構造物の計
算に用いる構造要素がデータベースに記録されている場
合は、構造要素の生成を改めて行う必要がないため、前
記と比較して更に計算時間の短縮が可能となる。
According to the present invention, the substructure shape data stored in the storage means, the data in which the substructure numbers correspond to the group numbers, the residual stress and residual deformation data calculated for each group, The calculation of the structure is performed by the structural element reflecting the residual stress and residual deformation data for each. The same structural element can be used for partial structures belonging to the same group. Therefore, the calculation time can be reduced as compared with the case where the structure is divided into elements by the finite elements of the dimensions used for the analysis of the substructure and the analysis is performed. Further, when the structural elements used for the calculation of the structure are recorded in the database, it is not necessary to generate the structural elements again, so that the calculation time can be further reduced as compared with the above.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例におけるハードウェアの説明
図。
FIG. 1 is an explanatory diagram of hardware in one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例における構造物の説明図。FIG. 2 is an explanatory view of a structure in one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例における構造物の四辺形状の
サブストラクチャによる分割を示す説明図。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing division of a structure by a quadrilateral substructure in one embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例におけるメインルーチンのフ
ローチャート。
FIG. 4 is a flowchart of a main routine in one embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施例におけるサブストラクチャ設
定ルーチンのフローチャート。
FIG. 5 is a flowchart of a substructure setting routine in one embodiment of the present invention.

【図6】本発明の一実施例におけるサブストラクチャ応
力解析ルーチンのフローチャート。
FIG. 6 is a flowchart of a substructure stress analysis routine in one embodiment of the present invention.

【図7】本発明の一実施例における構造物再構成ルーチ
ンのフローチャート。
FIG. 7 is a flowchart of a structure reconstruction routine according to an embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第二の実施例におけるメインルーチン
のフローチャート。
FIG. 8 is a flowchart of a main routine in a second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第二の実施例におけるサブストラクチ
ャ設定ルーチンのフローチャート。
FIG. 9 is a flowchart of a substructure setting routine according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第二の実施例における構造物再構成
ルーチンのフローチャート。
FIG. 10 is a flowchart of a structure reconstruction routine according to a second embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第三の実施例における構造物の三角
形状のサブストラクチャによる分割を示す説明図。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing division of a structure by triangular substructures according to a third embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第三の実施例における構造物の六面
体状のサブストラクチャによる分割を示す説明図。
FIG. 12 is an explanatory view showing division of a structure by a hexahedral substructure in a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…表示装置、102…入力装置、103…CP
U、104…RAM、110…ディスク装置、120…
データベース。
101: display device, 102: input device, 103: CP
U, 104 RAM, 110 disk device, 120
Database.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】溶接部を有する構造物の残留応力及び残留
変形の予測装置において、 前記構造物の形状と、前記構造物を一組以上の互いに同
一な形状を有するサブストラクチャが存在するように分
割したサブストラクチャの形状とを記憶する記憶手段
と、 前記サブストラクチャをその形状によりグループに分類
し、グループごとに前記グループに属するサブストラク
チャの内部に有限要素を生成し、サブストラクチャにつ
いて有限要素法を用いた数値解析を行うためのサブスト
ラクチャ解析条件を設定するサブストラクチャ設定装置
と、 前記サブストラクチャ解析条件をサブストラクチャ設定
装置から受け取り、有限要素法による数値解析を行い、
サブストラクチャ内部の残留応力及び残留変形の分布を
算出し、それをサブストラクチャ解析結果に記録するサ
ブストラクチャ応力解析装置と、 前記サブストラクチャ応力解析結果をサブストラクチャ
解析装置から受け取り、サブストラクチャ内の残留応力
及び残留変形の分布を単独で内部に有する、サブストラ
クチャと同一の形状を有する要素を生成する手段と、構
造要素を用いて構造物の残留応力及び残留変形を算出す
る構造物再構成装置とを具備することを特徴とする溶接
残留応力及び残留変形予測装置。
An apparatus for predicting a residual stress and a residual deformation of a structure having a welded portion, wherein a shape of the structure and one or more sets of substructures having the same shape exist in the structure. Storage means for storing the shapes of the divided substructures; classifying the substructures into groups according to their shapes; generating finite elements inside the substructures belonging to the group for each group; A substructure setting device for setting a substructure analysis condition for performing a numerical analysis using, receiving the substructure analysis condition from the substructure setting device, performing a numerical analysis by a finite element method,
Calculating a distribution of residual stress and residual deformation inside the substructure and recording it in a substructure analysis result; receiving the substructure stress analysis result from the substructure analysis device; A means for generating an element having the same shape as a substructure having a distribution of stress and residual deformation alone therein, a structural reconstruction apparatus for calculating residual stress and residual deformation of a structure using structural elements, and An apparatus for predicting welding residual stress and residual deformation, comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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