(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 202210929582.6 (22)申请日 2022.08.04 (71)申请人 北京建工集团有限责任公司 地址 100055 北京市西城区广莲路1号建工 大厦 申请人 中国船舶重 工集团国际工程有限公 司　 中国农业大 学　 中冶检测认证有限公司 　 北京市建筑设计研究院有限公司 (72)发明人 王益民　兰涛　剧锦三　傅彦青　 付雅娣　秦凯　赵伯友　桑秀兴　 秦广冲　 (74)专利代理 机构 北京谱帆知识产权代理有限 公司 11944 专利代理师 邢旭乔(51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/08(2020.01) (54)发明名称 基于实测焊接温度场并结合有限元的温度 场分析方法 (57)摘要 本申请提供了一种基于实测焊接温度场并 结合有限元的温度场分析方法， 包括： 在焊件表 面设置温度检测点； 将每个温度检测点的实际温 度场整理成编号和时间的形式； 在有限元分析软 件中建立与焊件相同的焊件模型， 同时将焊件模 型的热力学材料参数定义为 温度的形式； 并利用 有限元分析元件求解出焊件模型表面的模拟温 度场； 比较模拟温度场和实际温度场， 如果在同 一时刻两者的温差不超 过预定值， 则证明该模拟 温度场有效； 如果在同一时刻两者的温差大于预 定值， 则调整热源公式中的输出热效率， 同时调 整焊件模型的热力学材料参数， 直到两者在同一 时刻的温差不超 过预定值。 本申请的方法可以准 确地模拟复杂焊接工艺 以及复杂焊接构件的全 过程温度场变化情况。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115358115 A 2022.11.18 CN 115358115 A 1.一种基于实测焊接温度场并结合有限元的温度场分析 方法， 其特 征在于， 包括： 步骤S1： 在焊件 （10） 表面设置温度检测点 （12） ， 对所述焊件 （10） 上的所述温度检测点 （12） 进行编号， 并依次标识为整数n， 其中n≥1； 步骤S2： 对所述焊件 （10） 进行焊接， 将每个所述温度检测点 （12） 的实际温度场T0（n， t） 整理成编号n和时间t的形式， 并将焊接过程中的焊接方向M （t） 、 焊接层数N （t） 、 焊接电流A （t） 以及焊接电压V （t） 都整理成关于时间t的形式； 步骤S3： 在有限元分析软件中建立与所述焊件 （10） 相同的焊件模型， 同时在所述有限 元分析软件中将焊件 模型的热力学 材料参数定义 为温度T的形式； 步骤S4： 编写关于所述焊件 （10） 的所述焊接电流A （t） 、 所述焊接电压V （t） 以及所述焊 接方向M （t） 的热源公式， 并利用所述有限元分析元件求解出所述焊件模型表 面的模拟温度 场T1（x， y， z， t） ； 步骤S5： 在所述模拟温度场T1（x， y， z， t） 中， 根据x， y， z坐标找出相对应所述温度检测点 的所述实际温度场T0（n， t） ， 比较所述模拟温度场T1（x， y， z， t） 和所述实际温度场T0（n， t） ， 如果在同一时刻两者的温差不超过预定值， 则证明所述模拟温度场 T1（x， y， z， t） 有效； 如果 在同一时刻所述模拟温度场T1（x， y， z， t） 和所述实际温度场T0（n， t） 的温差大于所述预定 值， 则调整所述热源公式中的输出热效率以控制温度的高低， 同时在所述有限元分析软件 中调整所述焊件模型的所述热力学材料参数来控制温度变化的速率大小， 直到所述模拟温 度场T1（x， y， z， t） 与所述温度场T0（n， t） 在同一时刻的温差不超过 所述预定值； 在所述步骤S1中， 所述温度检测点 （12） 为三行， 三行所述温度检测点 （12） 均平行于所 述焊接上的焊缝 （11） ， 所述三行温度检测点 （12） 沿远离所述焊缝 （11） 的方向依次间隔设 置， 且各行所述温度检测点 （12） 包括多个间隔设置的所述温度检测点 （12） 。 2.根据权利要求1所述的基于实测焊接温度场并结合有限元的温度场分析方法， 其特 征在于， 三行所述温度检测点 （12） 包括第一行温度检测点 （12） 、 第二行温度检测点 （12） 以 及第三行温度检测点 （12） ， 其中， 所述第一行温度检测点 （12） 距离所述焊件 （10） 上的焊缝 （11） 的距离为3cm至 5cm； 所述第二行温度检测点 （12） 距离所述焊件 （10） 上的焊缝 （1 1） 的距离为6 cm至8cm； 所述第二行温度检测点 （12） 距离所述焊件 （10） 上的焊缝 （1 1） 的距离为9cm至1 1cm； 各行所述温度检测点 （12） 上的相邻两个所述温度检测点 （12） 之间的间距为5cm至 10cm。 3.根据权利要求1所述的基于实测焊接温度场并结合有限元的温度场分析方法， 其特 征在于， 在所述 步骤S3中， 所述热力学 材料参数包括传导 率、 比热、 换 热系数以及热辐射 率。 4.根据权利要求1所述的基于实测焊接温度场并结合有限元的温度场分析方法， 其特 征在于， 在所述步骤S 3中， 在所述有限元分析软件中建立所述焊件模 型时， 所述焊件模型上 的焊缝区域的模型根据实际焊接的所述焊接方向M （t） 和所述焊接层数N （t） 进行生死单元 的建立和激活。 5.根据权利要求4所述的基于实测焊接温度场并结合有限元的温度场分析方法， 其特 征在于， 所述生死单元的激活方向跟所述焊接方向M （t） 一致， 所述生死单元的激活顺序和 时间根据所述焊接层数N  （t） 来决定 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115358115 A 26.根据权利要求5所述的基于实测焊接温度场并结合有限元的温度场分析方法， 其特 征在于， 激活所述生死单元时， 层数小的先激活， 层数大 的后激活， 每层的所述生死单元激 活时间与每层开始焊接时间一 一对应。 7.根据权利要求1所述的基于实测焊接温度场并结合有限元的温度场分析方法， 其特 征在于， 在所述 步骤S4中， 所述热源公式运用移动热源子程序编写得到 。 8.根据权利要求7所述的基于实测焊接温度场并结合有限元的温度场分析方法， 其特 征在于， 所述移动热源子程序的移动热源的移动方式与所述焊接方向M （t） 一 致。 9.根据权利要求1至8中任一项所述的基于实测焊接温度场并结合有限元的温度场分 析方法， 其特 征在于， 所述预定值 为10℃。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115358115 A 3