【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及焊接，尤其是一种焊接残余应力模拟方法。
技术介绍
1、采用铝合金焊接结构是高端装备实现轻量化的重要途径之一。然而，铝合金构件在焊接过程中，通常采用氢气焊接，氢在铝合金液相和固相中的溶解度差异巨大，相差约20倍，导致焊接结束后，极易在铝合金焊缝中形成气孔。
2、气孔的存在一方面减小了焊缝有效截面积，另一方面应力易在气孔处集中，导致裂纹在气孔处萌生，降低焊接接头的静动态力学性能。除氢气孔外，激光焊、激光-电弧复合焊焊缝中还会存在大尺寸的匙孔型气孔。
3、气孔的存在会影响接头中的残余应力大小及分布，然而，目前的试验方法还难以测试气孔处的残余应力，给准确评价气孔对接头力学性能的影响带来了困难。
4、数值模拟是预测焊接残余应力的一种有效的方法，许多学者进行了相关方法的研究，例如，申请号为cn202210773696.6的中国专利，公开了一种基于有限元的双金属复合管焊接残余应力预测方法；申请号为cn202211707345.1，公开了一种温度场数值模拟辅助测量超高强钢焊接残余应力的方法，但目前公开的焊接残余应力数值模拟方法中尚未能考虑气孔的影响。
技术实现思路
1、本专利技术主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种焊接残余应力模拟方法，通过建立包含气孔的几何模型，解决了常规模拟方法难以测试气孔周围残余应力的问题，为准确评价气孔对接头力学性能的影响提供了基础。
2、为实现专利技术目的，本专利技术提供了一种焊接残余应力模拟方法，采用如下
3、一种焊接残余应力模拟方法，包括如下步骤，
4、s1，获取焊缝截面的金相照片；
5、s2，根据金相照片，建立包含气孔的焊接几何模型；
6、s3，在几何模型上进行焊接过程模拟，获得包括气孔的焊接接头残余应力。
7、进一步的，步骤s1中包括，将焊缝沿其横截面剖开，获取焊缝横截面的金相照片。
8、进一步的，步骤s1中包括，对焊缝截面进行研磨、抛光和腐蚀处理后，再获取焊缝截面的金相照片。
9、进一步的，步骤s2中，根据金相照片，将截面上的气孔转化成三维几何形状后，再建立包含气孔的焊接几何模型。
10、进一步的，所述步骤s2中，焊接几何模型包括含气孔的局部几何模型、整体几何模型以及局部-整体几何模型。
11、进一步的，步骤s3中，在进行焊接过程模拟以前，需在几何模型上设置焊接模拟限定条件。
12、进一步的，设置焊接模拟限定条件包括设置热源、网格、材料属性和边界条件。
13、进一步的，步骤s3包括，在局部-整体几何模型上进行焊接热过程模拟，得到含气孔的局部几何模型中各节点的温度历史，将节点的温度历史施加于局部几何模型上进行模拟，得到含气孔的残余应力。
14、进一步的，步骤s3包括，在整体几何模型上进行焊接过程的热力耦合模拟，得到局部模型边界处对应节点的位移历史，将节点的位移历史施加于局部几何模型上进行模拟，得到含气孔的残余应力。
15、进一步的，步骤s2中，建立包含气孔的几何模型时，根据焊缝截面切割位置，将整体几何模型中对应位置去除，将包含气孔的几何模型装配于去除材料的位置，并在与整体几何模型的边界处设置绑定约束。
16、综上所述，本专利技术提供的一种焊接残余应力模拟方法，与现有技术相比，具有如下技术优势：
17、本专利技术基于焊缝截面金相照片，建立包含气孔的焊接过程数值模型，能够预测含气孔接头中残余应力的大小及分布，解决了试验方法难以测试气孔周围残余应力的问题，为准确评价气孔对接头力学性能的影响提供了基础。
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1.一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：包括如下步骤，
2.如权利要求1所述的一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：步骤S1中包括，将焊缝沿其横截面剖开，获取焊缝横截面的金相照片。
3.如权利要求1所述的一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：步骤S1中包括，对焊缝截面进行研磨、抛光和腐蚀处理后，再获取焊缝截面的金相照片。
4.如权利要求1所述的一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：步骤S2中，根据金相照片，将截面上的气孔转化成三维几何形状后，再建立包含气孔的焊接几何模型。
5.如权利要求4所述的一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：所述步骤S2中，焊接几何模型包括含气孔的局部几何模型、整体几何模型以及局部-整体几何模型。
6.如权利要求1所述的一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：步骤S3中，在进行焊接过程模拟以前，需在几何模型上设置焊接模拟限定条件。
7.如权利要求6所述的一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：设置焊接模拟限定条件包括设置热源、网格、材料属性和边界条件。
8.如权利要求1至7任
9.如权利要求1至7任一项所述的一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：步骤S3包括，在整体几何模型上进行焊接过程的热力耦合模拟，得到局部模型边界处对应节点的位移历史，将节点的位移历史施加于局部几何模型上进行模拟，得到含气孔的残余应力。
10.如权利要求1至7任一项所述的一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：步骤S2中，建立包含气孔的几何模型时，根据焊缝截面切割位置，将整体几何模型中对应位置去除，将包含气孔的几何模型装配于去除材料的位置，并在与整体几何模型的边界处设置绑定约束。
...【技术特征摘要】
1.一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：包括如下步骤，
2.如权利要求1所述的一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：步骤s1中包括，将焊缝沿其横截面剖开，获取焊缝横截面的金相照片。
3.如权利要求1所述的一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：步骤s1中包括，对焊缝截面进行研磨、抛光和腐蚀处理后，再获取焊缝截面的金相照片。
4.如权利要求1所述的一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：步骤s2中，根据金相照片，将截面上的气孔转化成三维几何形状后，再建立包含气孔的焊接几何模型。
5.如权利要求4所述的一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：所述步骤s2中，焊接几何模型包括含气孔的局部几何模型、整体几何模型以及局部-整体几何模型。
6.如权利要求1所述的一种焊接残余应力模拟方法，其特征在于：步骤s3中，在进行焊接过程模拟以前，需在几何模型上设置焊接模拟限定条件。
7.如权利要求6所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：马寅，韩晓辉，阚盈，田仁勇，李刚卿，卢衍祥，陈树青，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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