本发明专利技术公开了一种基于有限元的PE电熔管件焊接工艺参数制定方法，包括如下步骤：（1）初步确定PE电熔管件的焊接电压；（2）设定热分析参数；（3）在ANSYS?WORKBENCH中建立电熔管件、管材连接的有限元传热模型；（4）设定电熔管件中发热丝与PE材料以及电熔管件与管材间的接触热导系数；（5）设定模型网格的划分类型以及网格的尺寸，然后划分网格；（6）对模型进行载荷加载；（7）设定分析时间以及步长求解；（8）提取求解结果并确定焊接工艺参数。本发明专利技术提高了电熔管件焊接参数的制定效率，同时保证了PE电熔管件的焊接质量。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种基于有限元的PE电熔管件焊接工艺参数制定方法，包括如下步骤：（1）初步确定PE电熔管件的焊接电压；（2）设定热分析参数；（3）在ANSYS?WORKBENCH中建立电熔管件、管材连接的有限元传热模型；（4）设定电熔管件中发热丝与PE材料以及电熔管件与管材间的接触热导系数；（5）设定模型网格的划分类型以及网格的尺寸，然后划分网格；（6）对模型进行载荷加载；（7）设定分析时间以及步长求解；（8）提取求解结果并确定焊接工艺参数。本专利技术提高了电熔管件焊接参数的制定效率，同时保证了PE电熔管件的焊接质量。【专利说明】—种基于有限元的PE电熔管件焊接工艺参数制定方法
本专利技术涉及一种基于有限元的PE电熔管件焊接工艺参数制定方法。
技术介绍
PE管道以其质量轻、价格便宜、耐磨损、耐腐蚀以及绝缘等优势，广泛用于燃气输送、给水、排污、农业灌溉、油田、矿山、化工及邮电通讯等领域。电熔焊接是PE管道连接的主要方式，电熔焊接主要通过对PE电熔管件内部嵌入的电阻丝通电后产生热量将PE电熔管件与PE管材焊接区域融化，在内部膨胀压力的作用下，聚乙烯高分子链相互扩散缠结，冷却后形成牢固的连接。PE电熔管件焊接工艺参数直接关系着PE电熔管件焊接的成败。PE电熔管件的焊接工艺参数主要是指在电熔焊接时所使用的焊接电压以及焊接时间，因为老式电熔焊机只能输出39.5V电压，所以不需要设定焊接电压，而现有电熔焊机均为电压可调节，所以焊接电压同样需要设定。现有电熔管件焊接工艺参数的确定主要有两种方式:一种是直接通过焊接实验确定，即通过尝试不同的焊接工艺参数，然后通过剥离实验检验焊接质量，从而确定出合理的焊接参数；另一种通过数值仿真分析确定，根据材料的热性能参数，仿真出焊接过程中电熔焊接组件内部温度场的情况，根据内部温度场来确定焊接工艺参数。第一种方法目前虽然应用广泛，但是它的缺点也非常突出:(1)这种方法将耗费大量的电熔管件，消耗大量人力，并且时间较长；(2)这种方法确定出来的焊接参数考虑因素较少，受外界环境因素影响较大，确定的参数在实际应用中容易出现焊接失败的情况。第二种方法，根据材料的参数、传热学原理等进行数值模拟，从而确定出焊接参数，这种方法的优势显而易见，节省了大量的人力与财力，并且节省了时间。而在第二种方法中，现有技术忽略过多细节，造成焊接工艺参数确定困难，同时有的方法程序实现过于复杂，通用性较差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:提供一种基于有限元的PE电熔管件焊接工艺参数制定方法，该方法通过简化电熔管件、管材，使用ANSYS软件仿真分析电熔管件焊接过程温度场来制定PE电熔管件焊接工艺参数。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是:一种基于有限元的PE电熔管件焊接工艺参数制定方法，包括顺序相接的如下步骤:( 1)初步确定PE电熔管件的焊接电压；(2)设定相关材料的热分析参数，包括热传导率、密度、比热容；(3)在ANSYS WORKBENCH中建立电熔管件、管材连接的有限元传热模型；(4)设定电熔管件中发热丝与PE材料以及电熔管件与管材间的接触热导系数；(5)设定模型网格的划分类型以及网格的尺寸，然后划分网格；(6)利用步骤(1)中确定的焊接电压计算出发热率载荷，然后对模型进行载荷加载；(7)设定分析时间以及步长，求解；(8)提取求解结果并确定焊接工艺参数。其中，步骤(1)中，确定PE电熔管件的焊接电压的方法为:提出在电熔管件恒压焊接时的焊接电压计算公式:【权利要求】1.一种基于有限元的PE电熔管件焊接工艺参数制定方法，其特征在于:包括顺序相接的如下步骤:(1)初步确定PE电熔管件的焊接电压；(2)设定相关材料的热分析参数，包括热传导率、密度、比热容；(3)在ANSYSWORKBENCH中建立电熔管件、管材连接的有限元传热模型；(4)设定电熔管件中发热丝与PE材料以及电熔管件与管材间的接触热导系数；(5)设定模型网格的划分类型以及网格的尺寸，然后划分网格；(6)利用步骤(1)中确定的焊接电压计算出发热率载荷，然后对模型进行载荷加载；(7)设定分析时间以及步长，求解；(8)提取求解结果并确定焊接工艺参数。2.如权利要求1所述的一种基于有限元的PE电熔管件焊接工艺参数制定方法，其特征在于:步骤(1)中，确定PE电熔管件的焊接电压的方法为:提出在电熔管件恒压焊接时的 焊接电压计算公式: 3.如权利要求2所述的一种基于有限元的PE电熔管件焊接工艺参数制定方法，其特征在于:PE电容管件焊接的温度为190-250°C，对步骤(8)提取的求解结果进行分析，当电熔焊接组件焊区温度落在190-250°C范围内，确定模型仿真时间即为焊接所需时间，否则需重新调整焊接工艺参数继续进行仿真求解。4.如权利要求3所述的一种基于有限元的PE电熔管件焊接工艺参数制定方法，其特征在于:步骤(4)中，发热丝与周围PE材料传热的热流量使用如下公式计算q=Tcc(Tt-Tc)(3)其中Tc是位于接触法向上某接触“节点”的温度，Tt是相应的目标“节点”的温度，Tcc为接触导热系数。5.如权利要求4所述的一种基于有限元的PE电熔管件焊接工艺参数制定方法，其特征在于:步骤(6)中的载荷包括:环境温度、电熔管件外壁与空气间的对流、管材内壁与空气间的对流、发热丝的发热率。6.如权利要求5所述的一种基于有限元的PE电熔管件焊接工艺参数制定方法，其特征在于:步骤(6)中，载荷通过发热率公式tf&a+a AT)V计算得到，U为焊接的电压，&为初始温度下的发热丝的电阻，a为发热丝电阻的温度系数，V为发热丝体积，选取ΛΤ=0:500组成发热率随温度变化的矩阵进行发热率载荷加载。【文档编号】G06F17/50GK103745053SQ201310749560【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月31日 优先权日:2013年12月31日 【专利技术者】贾民平, 唐 谦, 陆宇航, 黎世鹏, 黄鹏, 许飞云, 胡建中 申请人:江苏双腾管业有限公司, 东南大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于有限元的PE电熔管件焊接工艺参数制定方法，其特征在于：包括顺序相接的如下步骤：（1）初步确定PE电熔管件的焊接电压；（2）设定相关材料的热分析参数，包括热传导率、密度、比热容；（3）在ANSYS?WORKBENCH中建立电熔管件、管材连接的有限元传热模型；（4）设定电熔管件中发热丝与PE材料以及电熔管件与管材间的接触热导系数；（5）设定模型网格的划分类型以及网格的尺寸，然后划分网格；（6）利用步骤（1）中确定的焊接电压计算出发热率载荷，然后对模型进行载荷加载；（7）设定分析时间以及步长，求解；（8）提取求解结果并确定焊接工艺参数。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾民平，唐谦，陆宇航，黎世鹏，黄鹏，许飞云，胡建中，
申请(专利权)人：江苏双腾管业有限公司，东南大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。