焊接数值模拟热弹塑性有限元方法TCWAN 0063-2023.pdf

ICS 25.160.01CCS J 33团团体体标标准准T/CWAN 00632023焊接数值模拟 热弹塑性有限元方法Numerical welding simulation-Thermal elastic-plastic finite element method2023-12-27 发布2024-02-01 实施中国焊接协会发布T/CWAN 00632023I目次前言.II1 范围.12 规范性引用文件.13 术语和定义.14 基本流程.25 一般要求.26 焊接仿真分析模型建立规则.27 求解器设置.78 仿真结果评估.79 仿真分析报告.8附录 A（规范性）基于热弹塑性法焊接数值模拟流程图.9附录 B（资料性）文档模板.10附录 C（资料性）对接接头 MAG 焊接的变形模拟仿真报告.11T/CWAN 00632023II前言本文件按照 GB/T 1.12020标准化工作导则 第 1 部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国焊接协会提出并归口。本文件起草单位：江苏徐工工程机械研究院有限公司、郑州机械研究所有限公司、哈尔滨职业技术学院、河南科技大学、中国机械总院集团哈尔滨焊接研究所有限公司、中信重工机械股份有限公司、青岛海尔空调器有限总公司、哈尔滨电机厂有限责任公司、上海航天精密机械研究所、上海工程技术大学、北京星航机电装备有限公司、南昌航空大学。本文件主要起草人：张立平、蹤雪梅、龙伟民、张贵芝、郝双双、魏世忠、孟政宇、滕彬、武汉琦、邹吉鹏、杨帆、宋玉军、徐殿鑫、彭赫力、彭根琛、秦建、纪昂、武鹏博、樊喜刚、张天理、郭鹏、张体明、于华、方乃文。T/CWAN 006320231焊接数值模拟 热弹塑性有限元方法1范围本文件规定了基于热弹塑性有限元方法的焊接数值模拟一般要求、仿真建模规则、求解器设置、仿真分析报告等内容。本文件适用于基于热弹塑性有限元方法的焊接结构件熔化焊焊接变形及焊接残余应力的焊接数值模拟。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T 3651 金属高温导热系数测量方法GB/T 4338 金属材料 高温拉伸试验方法GB/T 4339 金属材料热膨胀特征参数的测定GB/T 22315 金属材料 弹性模量和泊松比试验方法GB/T 25846 工业用射线密度计GB/T 31054 机械产品计算机辅助工程有限元数值计算术语GB/T 33582 机械产品结构有限元力学分析通用规则NB/SH/T 0632 比热容的测定 差示扫描量热法T/CWAN 0009 焊接术语 熔化焊ISO/TS 18166焊 接 数 值 模 拟执 行 和 文 档(Numerical welding simulation-Execution anddocumentation)3术语和定义GB/T 31054、GB/T 33582、T/CWAN 0009和ISO/TS 18166界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1热源模型 heat source model熔化焊接热能特征及其与工件作用后在工件上分布的数学表示。3.2热弹塑性有限元方法 thermal elastic-plastic finite element methodT/CWAN 006320232一种焊接变形数值模拟方法，其原理是首先进行焊接热分析，得到焊接结构的瞬态温度场，并以此结果进行焊接应力和变形的计算。3.3双椭球热源模型 double ellipsoidal heat source model焊接热源在工件上呈前后两个半椭球分布的数学表示。3.4生死单元 birth-death element一种模拟焊缝填充的方法，其原理是在焊道未填充之前，将代表焊道的单元材料性能乘以一个较小的比例系数，当焊道填充之后，单元材料属性恢复到真实值。4基本流程热弹塑性法焊接数值模拟的基本流程主要包括有限元模型建立、模型求解、结果评估、仿真方案制定实施及报告编写，具体参见附录 A。5一般要求有限元模型分析前应符合下述要求：应按照 GB/T 33582 附录 B 规定选择单位制，质量单位选择吨，长度单位选择毫米，时间单位选择秒，温度单位选择摄氏度或开尔文，模型材料属性单位应与几何模型单位一致；应选笛卡尔直角坐标系，当边界条件中有力或者约束与全局坐标系不一致时，可增加局部坐标系；焊接结构件 CAD 模型应结构完整，装配关系清晰明了；焊接仿真宜选用具备三维建模、网格划分等前处理，热结构耦合求解及可视化后处理功能的一个或多个软件进行。6焊接仿真分析模型建立规则