(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210812380.3 (22)申请日 2022.07.11 (71)申请人 燕山大学 地址 066004 河北省秦皇岛市海港区河北 大街西段438号 (72)发明人 高新亮　陈凡海　 (74)专利代理 机构 大连东方专利代理有限责任 公司 21212 专利代理师 陈丽　李洪福 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06T 17/20(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 一种型材焊接过程动态模拟仿真方法 (57)摘要 本发明公开了一种型材焊接过程动态模拟 仿真方法， 涉及型材焊接技术领域， 包括： 建立型 材焊接过程的三维模型； 对所述三维模型施加磁 场和热场环 境， 并对型材焊接过程的加热温度场 进行模拟计算； 提取型材上各节 点加热完成后的 温度； 基于提取的各节点加热完成后的温度， 采 用动态指针区域赋值法等效型材在焊接过程中 的运动， 以实现焊接型材的动态模拟过程， 从而 获得较为精确的温度场。 本发明改善了传统焊接 模拟过程中以加热时间代替工件运动的方法、 负 载迁移等方法， 引入焊接影响温度， 避免所有节 点的移动赋值， 采用动态指针抓取的方式只针对 焊接影响温度的关键节点进行抓取、 赋值， 减少 了模拟过程中的运 算量， 降低了运 算时间。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 115470667 A 2022.12.13 CN 115470667 A 1.一种型 材焊接过程动态模拟仿真方法， 其特 征在于， 包括： 建立型材焊接过程的三维模型； 对所述三维模型施加磁场和热场环境， 并对所述型材焊接过程的加热温度场进行模拟 计算； 提取型材上各节点加热完成后的温度TMi； 针对加热完成后的温度TMi小于型材稳态焊接温度TW， 且大于指针移动激活温度TZ的节 点， 计算加热完成后的温度TMi与加热完成前的温度TMi’的温差ΔTMi＝TMi‑TMi’， 并将温差与 焊接影响温度TX进行比较， 抓取ΔTMi≥TX对应的所有节点温度TMi， 将抓取到的节点温度赋 值给下一相邻节点， 使得下一节点下一次加热完成前的温度TM(i+1)’为本次加热完成后的节 点温度TMi， 并进入下一次加热。 2.根据权利要求1所述的一种型材焊接过程动态模拟仿真方法， 其特征在于， 针对温差 ΔTMi小于焊接影响温度TX的节点， 进入静态模拟过程， 判断本次温度场计算过程是否结束， 若本次温度场计算结束， 则保持所有节点温度不变并进入下一次加热； 若本次温度场计算 未结束， 则增 加时间子步t＝t+Δt， 保持所有节点温度不变并进入下一次加热。 3.根据权利要求1所述的一种型材焊接过程动态模拟仿真方法， 其特征在于， 针对加热 完成后的温度TMi小于TZ的节点， 进入静态模拟过程， 判断本次温度场计算过程是否结束， 若 本次温度场计算结束， 则 保持所有节点温度不变并进入下一次加热； 若本次温度场计算未 结束， 则增 加时间子步t＝t+Δt， 保持所有节点温度不变并进入下一次加热。 4.根据权利要求1所述的一种型材焊接过程动态模拟仿真方法， 其特征在于， 若所有节 点加热完成后的温度大于TW， 则H型钢焊接区域达 到稳态焊接温度， 模拟计算完成。 5.根据权利要求1所述的一种型材焊接过程动态模拟仿真方法， 其特征在于， 所述型材 为H型钢， 建立型 材钢焊接过程的三维模型， 包括： 确定焊接模拟过程中所需要的H型钢 、 线圈及导磁 体的几何尺寸； 按照H型钢、 线圈及导磁体的几何尺寸在三维设计软件中对H型钢、 线圈及导磁体进行 几何模型的建立； 将建立的几何模型导入分析软件， 在导入完成后激活笛卡尔 坐标系并完成空气模型的 创建。 6.根据权利要求5所述的一种型材焊接过程动态模拟仿真方法， 其特征在于， 所述线圈 为矩形螺旋线圈， 所述线圈中间穿设有 所述导磁体， 所述导磁体的位置为正对焊缝位置， 所 述线圈和所述 导磁体对称分布在焊缝两侧。 7.根据权利要求5所述的一种型材焊接过程动态模拟仿真方法， 其特征在于， 对所述三 维模型施加磁场和热场环境之前， 还 包括： 对所述几何模型进行网格划分； 对型材焊缝区域网格细化。 8.根据权利要求7所述的一种型材焊接过程动态模拟仿真方法， 其特征在于， 对型材焊 缝区域网格细化， 包括： 对焊接V角部分的网格细化。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115470667 A 2一种型材焊接过 程动态模拟仿真方 法 技术领域 [0001]本发明涉及型 材焊接技 术领域， 特别涉及一种型 材焊接过程动态模拟仿真方法。 背景技术 [0002]型材是铁或钢以及具有一定强度和韧性的材料(如塑料、 铝、 玻璃纤维等)通过轧 制， 挤出， 铸造等工艺制成的具有一定几何形状的物体。 普通型钢按其断面形状可分为工字 钢、 槽钢、 角钢、 H型钢、 圆钢等。 型材在焊接生产过程中是一个连续的运动焊合的过程， 因此 型材在生产过程中的运动速度也是一个十分重要的参数， 所以， 模拟型材感应焊接生产过 程中不仅要考虑静态模拟过程， 同时还需要考虑运动速度 因素， 构建型材焊接的动态模拟 模型。 [0003]而目前考虑到工件运动时主要采用利用加热时间代替加热工件运动、 热源平移法 以及负载迁移的方法， 然而， 用加热时间代替型材的运动， 相当于在 模拟过程中一直把型材 看做是个静止的一个过程， 这与型材 的实际焊接生产过程完全不相符。 热源平移和负载迁 移的方法， 是一种移动线圈的方式， 其直接改变了线圈和工件的相对位置 关系， 比如 线圈与 工件焊接V角原来距离30cm， 热源平移后距离变成了20cm， 实际过程中线圈是固定的， 虽然 工件在动， 但是工件一直在焊合， 因此线圈与工件焊接V角距离是不变的， 因此热源平移和 负载迁移的方法也与实际情况不相符。 由于这些方法均与实际不相符， 因此导致了模拟结 果会存在较大的误差 。 发明内容 [0004]针对现有技术存在的不足， 本发明提供了一种型材焊接过程动态模拟仿真方法， 通过动态指针区域赋值法等效型材在焊接过程中的运动， 以实现焊接型材的动态模拟过 程， 从而获得较为精确的温度场， 能够准确、 迅速、 有效的完成型 材焊接过程的动态模拟。 [0005]为解决上述 技术问题， 本发明提供如下技 术方案： [0006]一种型材焊接过程动态模拟仿真方法， 包括： [0007]建立型材焊接过程的三维模型； [0008]对所述三维模型施加磁场和热场环境， 并对所述型材焊接过程的加热温度场进行 模拟计算； [0009]提取型材上各节点加热完成后的温度TMi； [0010]针对加热完成后的温度TMi小于型材稳态焊接温度TW， 且大于指针移动激活温度TZ 的节点， 计算加热完成后的温度TMi与加热完成前的温度TMi’的温差ΔTMi＝TMi‑TMi’， 并将温 差与焊接影响温度TX进行比较， 抓取ΔTMi≥TX对应的所有节点温度TMi， 将抓取到的节点温 度赋值给下一相邻 节点， 使得下一节点下一次加热完成前的温度TM(i+1)’为本次加热完成后 的节点温度TMi， 并进入下一次加热。 [0011]进一步地， 针对温差ΔTMi小于焊接影响温度TX的节点， 进入静态模拟过程， 判断本 次温度场计算过程是否结束， 若本次温度场计算结束， 则 保持所有节点温度不变并进入下说　明　书 1/6 页 3 CN 115470667 A 3