针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法及设备技术

本发明专利技术提供了一种针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法及设备，包括：构建激光焊接壁板结构的第一壳

【技术实现步骤摘要】
针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法及设备


[0001]本专利技术实施例涉及壁板结构强度
，尤其涉及一种针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法及设备。

技术介绍

[0002]未来民用飞机的发展趋势为绿色、高效、快捷，相比于传统民用飞机，未来民用飞机对减重、减排的要求更为严苛，因此选用更轻的飞机结构材料和更合理的结构连接形式实现飞机的轻量化显得尤为重要。双侧激光同步焊接技术代替传统铆接工艺已成为大势所趋，但是该激光焊接技术在相关领域还处于技术空白状态，特别是针对激光同步焊接壁板结构的压缩屈曲性能测试更是基本为零。因此，开发一种针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法及设备，可以有效填补上述相关技术中的技术空白，就成为业界亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术实施例提供了一种针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法及设备。
[0004]第一方面，本专利技术的实施例提供了一种针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法，包括：根据激光焊接壁板的结构尺寸，构建激光焊接壁板结构的第一壳
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实体模型；在第一壳
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实体模型上划分壁板的焊缝实体单元网格、蒙皮壳单元网格、长桁壳单元网格、框架壳单元网格和角片壳单元网格，将材料的弹性参数和塑性参数施加到相应的单元网格中，得到第二壳
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实体模型；对第二壳
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实体模型设定位移边界条件和载荷施加方式，设置屈曲类型分析步骤，求解特征值屈曲方程，计算特征值和临界屈曲载荷，得到压缩屈曲模态；复制第二壳
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实体模型，将压缩屈曲模态、缺陷尺寸和残余应力输入第二壳
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实体模型，设置RIKS分析步骤和历史输出变量，求解非线性屈曲方程，得到壁板结构压缩屈曲过程中的反作用力、应变和位移数据信息。
[0005]在上述方法实施例内容的基础上，本专利技术实施例中提供的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法，所述在第一壳
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实体模型上划分壁板的焊缝实体单元网格、蒙皮壳单元网格、长桁壳单元网格、框架壳单元网格和角片壳单元网格，包括：所述实体单元网格的划分采用八节点、六面体实体单元，所述蒙皮壳单元网格、长桁壳单元网格、框架壳单元网格和角片壳单元网格的划分采用四节点、四边形壳单元；其中，蒙皮、长桁、框架和角片为薄壳面，长桁的腹板位于焊缝横截面的中心线上。
[0006]在上述方法实施例内容的基础上，本专利技术实施例中提供的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法，所述材料的弹性参数，包括：材料的弹性模量和泊松比。
[0007]在上述方法实施例内容的基础上，本专利技术实施例中提供的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法，所述材料的塑性参数，包括：
其中，为材料的真实应力，为材料的工程应力，为材料的工程应变。
[0008]在上述方法实施例内容的基础上，本专利技术实施例中提供的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法，所述材料的塑性参数，还包括：其中，为材料的真应变。
[0009]在上述方法实施例内容的基础上，本专利技术实施例中提供的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法，所述材料的塑性参数，还包括：其中，为材料的真塑性应变，为材料的真弹性应变，E为弹性模量。
[0010]在上述方法实施例内容的基础上，本专利技术实施例中提供的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法，所述残余应力，包括：其中，为材料的压缩残余应力，为材料的压缩残余应力峰值，为材料的拉伸残余应力峰值，b为蒙皮的总宽度，为材料的拉伸残余应力区的宽度。
[0011]第二方面，本专利技术的实施例提供了一种针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试装置，包括：第一主模块，用于根据激光焊接壁板的结构尺寸，构建激光焊接壁板结构的第一壳
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实体模型；第二主模块，用于在第一壳
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实体模型上划分壁板的焊缝实体单元网格、蒙皮壳单元网格、长桁壳单元网格、框架壳单元网格和角片壳单元网格，将材料的弹性参数和塑性参数施加到相应的单元网格中，得到第二壳
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实体模型；第三主模块，用于对第二壳
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实体模型设定位移边界条件和载荷施加方式，设置屈曲类型分析步骤，求解特征值屈曲方程，计算特征值和临界屈曲载荷，得到压缩屈曲模态；第四主模块，用于复制第二壳
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实体模型，将压缩屈曲模态、缺陷尺寸和残余应力输入第二壳
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实体模型，设置RIKS分析步骤和历史输出变量，求解非线性屈曲方程，得到壁板结构压缩屈曲过程中的反作用力、应变和位移数据信息。
[0012]第三方面，本专利技术的实施例提供了一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与处理器通信连接的至少一个存储器，其中：存储器存储有可被处理器执行的程序指令，处理器调用程序指令能够执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法。
[0013]第四方面，本专利技术的实施例提供了一种非暂态计算机可读存储介质，非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，计算机指令使计算机执行第一方面的各种实现方式中任一种实现方式所提供的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法。
[0014]本专利技术实施例提供的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法及设备，通过构建激光焊接壁板结构的第一壳
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实体模型并加载单元网格和参数得到第二壳实体模，根据第二壳
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实体模型得到压缩屈曲模态，复制第二壳
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实体模型，求解非线性屈曲方程，得到壁板结构压缩屈曲过程中的反作用力、应变和位移数据信息，可以实现不同结构尺寸的壁板结构在不同激光焊接状态下的快速建模，通过提取的壁板结构的载荷
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位移曲线获得失效载荷，且可获得壁板结构面内应变信息和面外位移信息，实现对激光焊接壁板结构压缩失效载荷、应变和位移作定量研究。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1为本专利技术实施例提供的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法流程图；图2为本专利技术实施例提供的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试装置结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的电子设备的实体结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的激光焊接壁板结构的几何模型示意图；图5为本专利技术实施例提供的激光焊接壁板结构尺寸及应变片测试位置示意图；图6为本专利技术实施例提供的激光焊接壁板结构的网格模型示意图；图7为本专利技术实施例提供的激光焊接壁板结构压缩试验和有限元模型的载荷及位移曲线示意图；图8为本专利技术实施例提供的激光焊接壁板结构位于蒙皮位置的压缩试验和有限元模型的应变对比效果图；图9为本专利技术实施例提供的激光焊接壁板结构在达到失效载荷时试本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法，其特征在于，包括：根据激光焊接壁板的结构尺寸，构建激光焊接壁板结构的第一壳
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实体模型；在第一壳
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实体模型上划分壁板的焊缝实体单元网格、蒙皮壳单元网格、长桁壳单元网格、框架壳单元网格和角片壳单元网格，将材料的弹性参数和塑性参数施加到相应的单元网格中，得到第二壳
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实体模型；对第二壳
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实体模型设定位移边界条件和载荷施加方式，设置屈曲类型分析步骤，求解特征值屈曲方程，计算特征值和临界屈曲载荷，得到压缩屈曲模态；复制第二壳
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实体模型，将压缩屈曲模态、缺陷尺寸和残余应力输入第二壳
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实体模型，设置RIKS分析步骤和历史输出变量，求解非线性屈曲方程，得到壁板结构压缩屈曲过程中的反作用力、应变和位移数据信息。2.根据权利要求1所述的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法，其特征在于，所述在第一壳
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实体模型上划分壁板的焊缝实体单元网格、蒙皮壳单元网格、长桁壳单元网格、框架壳单元网格和角片壳单元网格，包括：所述实体单元网格的划分采用八节点、六面体实体单元，所述蒙皮壳单元网格、长桁壳单元网格、框架壳单元网格和角片壳单元网格的划分采用四节点、四边形壳单元；其中，蒙皮、长桁、框架和角片为薄壳面，长桁的腹板位于焊缝横截面的中心线上。3.根据权利要求2所述的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法，其特征在于，所述材料的弹性参数，包括：材料的弹性模量和泊松比。4.根据权利要求3所述的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法，其特征在于，所述材料的塑性参数，包括：其中，为材料的真实应力，为材料的工程应力，为材料的工程应变。5.根据权利要求4所述的针对激光焊接壁板结构的压缩屈曲测试方法，其特征在于，所述材料的塑性参数，还包括：其中，为材料的真应变。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张澐龙，何崇文，万楚豪，李方志，郑增超，吴佳妮，庹文海，
申请(专利权)人：武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：