【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械仿真，具体涉及一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法。
技术介绍
1、焊接钢箱结构凭借良好的综合力学性能广泛应用于交通运输、土木工程等领域，爆炸冲击通常对焊接箱型结构造成严重的破坏，尤其是内部爆炸产生的冲击波在密闭的箱型结构内部发生反射，反射波在结构内部汇聚叠加，对箱型结构壁板造成严重的破坏。焊接钢箱作为一种常见易造的箱型结构，通常应用于箱型结构在内爆作用下的性能研究，计算机辅助工程(cae)技术能够准确地模拟预测在爆炸、冲击及振动等载荷作用下结构的变形，因此广泛用于模拟箱体结构在内爆载荷下的仿真过程，能够极大地节省试验的成本以及缩短工程周期。
2、目前大部分对箱型结构在内爆作用下的仿真与建模方法，通常是忽略焊缝结构的建模，直接将多块板件在相交位置进行共节点处理，这种方式忽略焊缝结构的失效破坏会严重影响爆炸冲击波在结构内部的传播途径及过程、导致结构的动态响应与破坏特征严重失真；也有研究建立焊缝的实体模型，对焊缝模型划分网格，定义模型材料本构，这种方式虽然能够精准地表达焊缝结构的几何特征，但是在爆炸冲击等高应变率工况下，对于焊接钢箱内爆仿真在划分网格的过程中焊缝结构必定会导致过高的长宽比网格的出现，在爆炸冲击波作用下容易造成网格畸变而导致计算中止。因此，目前还缺乏一种既能够模拟焊缝结构失效行为，又能减少计算时间，避免焊缝结构在爆炸冲击作用下产生网格畸变的内爆载荷下的焊缝结构建模方法。
技术实现思路
1、因此，本专利技术为了解决现有技术存在的问题，
2、本专利技术提供一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，包括：
3、建立焊接钢箱结构与空气域模型；
4、具体地，首先，获取焊接钢箱的结构，根据焊接钢箱结构的形状、尺寸等特征建立
5、焊接钢箱的几何模型，使用四节点壳单元对焊接钢箱的几何模型进行网格划分，其中网格尺寸设置为与预测的焊缝宽度一致，在截面属性设置中定义壳单元的厚度，在材料属性设置中定义焊接钢箱结构的材料本构；
6、然后，根据建立的焊接钢箱结构模型，建立空气域几何模型，保证能够覆盖焊接钢箱结构模型，再使用八节点六面体实体单元对空气域几何模型进行网格划分，设置空气域网格的网格尺寸，并在材料属性设置中定义空气的材料本构。
7、在空气域模型中建立炸药模型；
8、具体地，在空气域模型中建立炸药模型，一方面根据预设的形状、尺寸等特征建立炸药模型的几何模型，另一方面设置炸药模型的类型、使用量、起始位置信息，并且定义引爆炸药的初始点位置信息。
9、在焊接钢箱结构模型中建立焊缝结构模型；
10、具体地，在焊接钢箱结构模型中选取预设焊接位置的网格单元，将其划分为区别于焊接钢箱结构的独立部分，即焊缝结构，在建立焊接钢箱结构模型时，使用四节点壳单元对焊接钢箱的几何模型进行网格划分，其中网格尺寸设置为与预测的焊缝宽度一致，因此，焊缝宽度即焊接钢箱结构模型的网格宽度，也就是说选取焊接位置的网格单元的宽度能够表征焊缝结构的宽度特征。然后通过设置焊缝结构的截面厚度来定义焊缝结构的厚度，通过材料属性来定义焊缝结构的材料本构，定义焊缝结构的材料本构中的失效塑性应变来模拟焊缝结构在爆炸冲击载荷作用下的失效行为。
11、定义流固耦合算法；
12、具体地，将空气域模型与炸药模型放在一个多组分组中，将焊接钢箱结构模型和焊缝结构模型放在一个部件集合中，空气域模型与炸药模型采用ale算法，焊接钢箱结构模型和焊缝结构模型采用lagrange算法，完成定义流体和固体的耦合算法。
13、利用所述ls-dyna软件，基于焊接钢箱结构模型、空气域模型、炸药模型、焊缝结构模型，采用定义的流固耦合算法进行计算分析。
14、具体地，基于建立好的焊接钢箱结构模型、空气域模型、炸药模型、焊缝结构模型输出形成k文件，在动力学仿真软件ls-dyna中导入k文件进行计算，分析模拟在爆炸冲击载荷下钢箱结构的焊缝结构的失效行为。
15、通过上述技术方案，本申请可以实现如下技术效果：
16、1、本申请提供一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，可以在焊接钢箱内爆载荷作用下的焊缝结构进行模拟分析，极大地节省试验的成本、缩短工程周期，弥补了目前对焊接钢箱的焊接结构进行模拟分析的技术空白；
17、2、本申请使用四节点壳单元对焊接钢箱的几何模型进行网格划分，其中网格尺寸设置为与预测的焊缝宽度一致，焊缝宽度即焊接钢箱结构模型的网格宽度，也就是说选取焊接位置的网格单元的宽度能够表征焊缝结构的宽度特征，设置焊缝结构的截面厚度来定义焊缝结构的厚度；使用八节点六面体实体单元对空气域几何模型进行网格划分，设置空气域网格的网格尺寸。通过上述建模方式，建模简单，计算效率高，并且壳单元的厚度通过参数定义，不会形成长宽比过高的网格，避免焊缝结构在爆炸冲击作用下产生网格畸变；
18、3、本申请通过定义焊缝结构的材料本构中的失效塑性应变参数来控制焊缝单元的删除，能够精准地模拟焊缝结构在爆炸冲击作用下的失效行为。
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1.一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1的一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，所述的建立焊接钢箱结构模型包括：
3.根据权利要求2的一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，所述的建立空气域模型包括：
4.根据权利要求3的一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，所述的在空气域模型中建立炸药模型包括：
5.根据权利要求4的一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，所述的在焊接钢箱结构模型中建立焊缝结构模型包括：
6.根据权利要求5的一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，所述的在材料属性设置中定义焊缝结构的材料本构，包括：
7.根据权利要求6的一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，所述的定义焊缝结构的材料本构中的失效塑性应变，包括：
8.根据权利要求7的一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，所述的定义流固耦合
9.根据权利要求8的一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，利用所述LS-DYNA软件，基于焊接钢箱结构模型、空气域模型、炸药模型、焊缝结构模型，采用定义的流固耦合算法进行计算分析，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1的一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，所述的建立焊接钢箱结构模型包括：
3.根据权利要求2的一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，所述的建立空气域模型包括：
4.根据权利要求3的一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，所述的在空气域模型中建立炸药模型包括：
5.根据权利要求4的一种焊接钢箱在内爆载荷作用下的焊缝结构建模方法，其特征在于，所述的在焊接钢箱结构模型中建立焊缝结构模型包括：
6.根据权...
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