技术详细介绍
大型复杂构件焊接应力变形大规模高效有限元预测和分析。
成果简介
焊接构件的应力变形有限元预测和分析可为生产工艺优化、应力变形调控措施和结构服役安全性评价提供理论依据。针对大型复杂构件焊接应力变形弹塑性有限元计算效率低下问题，江苏科技大学提出两类高效有限元计算方法：（1）部件—整体法焊接应力高效预测。将大型构件分割成小块部件分开计算残余应力，然后将含应力的部件组装成整体，获得整体应力分布；（2）固有变形法焊接变形高效预测。通过小型模拟件弹塑性计算获得的固有变形，并建立固有变形数据库，然后将固有变形施加在大型结构上进行高效弹性计算获得整体的变形分布。该两类方法可在常规工作站上，24小时内获得近100万个自由度大规模计算模型的焊接应力分布，计算和试验之间误差小于20%；在已有固有变形数据库情况下，可在几个小时内获得焊缝总长度几十米的复杂焊接结构变形分析，误差小于20%。
江苏科技大学采用高效有限元计算技术成功预测了海洋钻井平台轴承座结构的焊接残余应力分布，实现了缓减应力集中的焊接顺序优化；成功预测了海洋钻井平台悬臂梁结构各部件焊接及装配变形；为大型复杂构件焊接应力变形的主动调控提供理论指导和技术支持。