预测雷达大型结构件焊接变形的方法

摘要

本发明涉及一种预测雷达大型结构件焊接变形的方法。该发明根据雷达大型结构件焊接工艺，选取适当的焊接实验板和应变片，采用盲孔法提取其焊接过程中的变形量；针对实验板和大型结构件建模及网格划分；采用热弹性有限元法初步确定试验件的焊接变形量，并与实测值对比，通过微调边界条件以及装夹条件，使二者误差小于15%；将实验板计算得到的变形量，通过固有应变法直接加载到大型结构件的焊接变形计算中，完成大型结构件焊接变形预测。本发明采用少量的工艺试验，结合固有应变法，实现对雷达大型结构件焊接变形定量预测和变形趋势分析，降低了大型结构件焊接工艺试验成本，减少试验工作量以及模拟计算量，对雷达焊接生产具有指导意义。

主权项

预测雷达大型结构件焊接变形的方法，其特征在于，具体操作步骤如下：1)确定雷达大型结构件的熔化极惰性气体保护焊(MIG)焊接参数，主要包括：待焊件材料为高强钢、待焊件厚度为3mm、接头形式为对接、坡口形式为V型坡口、焊接电压为25～27V、焊接速度为4.5～5.5mm/s；2)取规格200×200×3mm高强钢材的实验板6块，两块实验板为一组，按步骤1)的MIG焊接工艺，将两块实验板焊接在一起，二者之间形成焊缝，得到三块焊接件；3)采用盲孔法测量实验板焊接的变形量以及分布，在每块焊接件的焊缝中心位置处打盲孔，孔深1.5mm，并在盲孔周围区域布置应变片，应变片距离焊缝中心线的长度分别为1mm，3.5mm，6.5mm，8.5mm，10.5mm，14.5mm以及20mm；通过应力仪测试并记录每块焊接件的焊缝周围区域的焊接变形实测数据，得到三组焊接变形实测数据；4)利用专业焊接模拟软件sysweld对三块焊接件分别建立三维模型、划分网格、施加约束以及选择热源模型；选用专业焊接模拟软件sysweld中编号76的三维实体单元为建模单元建立焊接件三维模型，以每个建模单元三维方向的位移为自由度，在焊接件三维模型上靠近焊缝区域采用加密网格划分，外围焊缝区域采用稀疏网格划分；在焊接件三维模型的底部以及对称面施加约束；选用高斯热源模型模拟焊接热源；5)采用专业焊接模拟软件sysweld中的热弹性有限元法分别计算三块焊接件的焊接变形，得到三组焊接变形模拟数据；6)将每块焊接件的焊接变形实测数据和焊接变形模拟数据进行对比，若二者误差小于或等于15％，则记录下焊接件在模拟焊接时采用的相关边界条件、加载条件以及热源模型参数，以便于后来加载到雷达大型结构件中，若二者误差大于15％，则调整焊接件在模拟焊接时采用的相关边界条件、加载条件以及热源模型参数，直至二者的误差小于15％；7)利用专业焊接模拟软件sysweld对雷达大型结构件建立三维模型、划分网格、施加约束以及选择热源模型；所述雷达大型结构件是由两根纵梁和两根纵梁之间的若干根横梁通过焊接形成的矩形框架状，在雷达大型结构件的三维模型上靠近焊缝区域采用加密网格划分，外围焊缝区域采用稀疏网格划分；在雷达大型结构件的三维模型的底部以及对称面施加约束；选用高斯热源模型模拟焊接热源；将步骤6)中符合要求的试验件焊接变形模拟数据提取出来，加载到雷达大型结构件上，对雷达大型结构件的三维模型焊接变形量进行计算，得到雷达大型结构件的三维模型焊接变形模拟数据；8)读取雷达大型结构件的三维模型焊接变形模拟数据，整理并分析计算结果，得出雷达大型结构件实际MIG焊接过程中的变形趋势和变形数量，以便于焊前采取相应措施减少变形量。