焊接接头尺寸确定方法、系统、存储介质和程序产品与流程

本公开涉及焊接，尤其涉及一种焊接接头尺寸确定方法、系统、存储介质和程序产品。

背景技术：

1、t型焊接接头作为焊接结构中应用最广泛的接头之一，其承载能力对焊接结构有着至关重要的作用。因此，保障t型焊接接头的静强度及疲劳强度是相关人员重点关注的问题。保障焊接接头的强度可以从焊前设计、焊中控制、焊后处理等方面入手，其中，在焊前进行良好设计是首要考虑的事情。合理的接头设计可以从源头上改善结构的焊接性能，相对于焊中控制和焊后处理是最有效且最经济的措施。

2、目前，t型焊接接头焊缝尺寸设计存在着许多问题。与焊缝尺寸设计相关的国内外标准中只规定了焊脚尺寸的最大值和最小值，范围比较宽泛，在尺寸的选定上往往还要依赖于丰富的工程经验和大量的试验验证。在传统的焊脚尺寸设计中，人们主要考虑满足结构的静强度，对于疲劳强度的考虑则因为没有适当的方法而有所欠缺。因此在实际生产中，设计人员出于安全的考虑，往往采用过大的焊脚尺寸。这种焊缝尺寸的过设计不仅会造成焊丝的浪费，而且由于焊缝尺寸的增大引起过多的热输入而增加了接头变形和焊接缺陷的风险，在生产中需要投入更多的成本来保证焊接质量。

技术实现思路

1、本公开要解决的一个技术问题是，提供一种焊接接头尺寸确定方法、系统、存储介质和程序产品，能够解决目前焊接接头没有合适的尺寸设计方法而导致的接头尺寸不合理的问题。

2、根据本公开一方面，提出一种焊接接头尺寸确定方法，包括：获取焊接接头参数；根据焊接接头参数，建立焊接接头的有限元模型；利用有限元模型，确定焊接接头承受的最大剪切应力；计算最大剪切应力对应的焊接接头的第一焊喉尺寸；以及根据焊接接头的第二焊喉尺寸，调整焊接接头参数，以使第一焊喉尺寸大于第二焊喉尺寸，且小于尺寸阈值，其中，第二焊喉尺寸为理论焊喉尺寸。

3、在一些实施例中，建立焊接接头的有限元模型包括：对焊接接头进行受力分析，确定焊接接头的主要受力方式；根据主要受力方式，选择焊接接头对应的几何模型；以及对几何模型进行处理，得到有限元模型。

4、在一些实施例中，在主要受力方式为纵向剪切受力的情况下，几何模型为三维模型；以及在主要受力方式为横向剪切受力的情况下，几何模型为二维模型。

5、在一些实施例中，对几何模型进行处理，得到有限元模型包括：利用焊接接头参数，设置几何模型的参数；对几何模型进行切割，得到第一模型；在第一模型中建立焊接接头的底板和立板之间的接触对、约束底板的自由度、并为立板施加载荷，得到第二模型；以及对第二模型进行网格划分，得到有限元模型。

6、在一些实施例中，确定焊接接头承受的最大剪切应力包括：对有限元模型进行求解，得到求解结果；在主要受力方式为纵向剪切受力的情况下，利用求解结果，采用等效节点的方法，计算得到最大膜应力值；以及将最大膜应力值作为最大剪切应力。

7、在一些实施例中，确定焊接接头承受的最大剪切应力包括：对有限元模型进行求解，得到求解结果；以及在主要受力方式为横向剪切受力的情况下，利用求解结果，采用应力线性化的方法，计算得到最大剪切应力。

8、在一些实施例中，计算最大剪切应力对应的焊接接头的第一焊喉尺寸包括：确定最大剪切应力在焊接接头的路径；以及将路径的长度，作为第一焊喉尺寸。

9、在一些实施例中，第二焊喉尺寸根据焊接接头的母材厚度、母材拉伸强度和焊材剪切强度确定。

10、在一些实施例中，焊接接头参数包括材料参数和焊脚参数。

11、在一些实施例中，焊接接头为t型焊接接头。

12、根据本公开的另一方面，还提出一种焊接接头尺寸确定系统，包括：参数获取模块，被配置为获取焊接接头参数；模型建立模块，被配置为根据焊接接头参数，建立焊接接头的有限元模型；应力确定模块，被配置为利用有限元模型，确定焊接接头承受的最大剪切应力；尺寸计算模块，被配置为计算最大剪切应力对应的焊接接头的第一焊喉尺寸；以及参数调整模块，被配置为根据焊接接头的第二焊喉尺寸，调整焊接接头参数，以使第一焊喉尺寸大于第二焊喉尺寸，且小于尺寸阈值，其中，第二焊喉尺寸为理论焊喉尺寸。

13、根据本公开的另一方面，还提出一种焊接接头尺寸确定系统，包括：存储器；以及耦接至存储器的处理器，处理器被配置为基于存储在存储器的指令执行如上述的焊接接头尺寸确定方法。

14、根据本公开的另一方面，还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现上述的焊接接头尺寸确定方法。

15、根据本公开的另一方面，还提出一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，计算机程序或指令被处理器执行时实现上述的焊接接头尺寸确定方法。

16、本公开实施例中，根据焊接接头参数构建有限元模型，计算出最大剪切应力对应的第一焊喉尺寸，然后利用理论焊喉尺寸对第一焊喉尺寸进行校核，可以实现对接头尺寸的精准设计，既能保证接头满足静强度和疲劳强度的要求，又避免了接头过大的问题。

17、通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

技术特征：

1.一种焊接接头尺寸确定方法，包括：

2.根据权利要求1所述的焊接接头尺寸确定方法，其中，建立所述焊接接头的所述有限元模型包括：

3.根据权利要求2所述的焊接接头尺寸确定方法，其中，

4.根据权利要求2所述的焊接接头尺寸确定方法，其中，对所述几何模型进行处理，得到所述有限元模型包括：

5.根据权利要求4所述的焊接接头尺寸确定方法，其中，确定所述焊接接头承受的最大剪切应力包括：

6.根据权利要求4所述的焊接接头尺寸确定方法，其中，确定所述焊接接头承受的最大剪切应力包括：

7.根据权利要求1至6任一所述的焊接接头尺寸确定方法，其中，计算所述最大剪切应力对应的所述焊接接头的第一焊喉尺寸包括：

8.根据权利要求1至6任一所述的焊接接头尺寸确定方法，其中，

9.根据权利要求1至6任一所述的焊接接头尺寸确定方法，其中，

10.根据权利要求1至6任一所述的焊接接头尺寸确定方法，其中，所述焊接接头为t型焊接接头。

11.一种焊接接头尺寸确定系统，包括：

12.一种焊接接头尺寸确定系统，包括：

13.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序指令，该指令被处理器执行时实现权利要求1至10任一所述的焊接接头尺寸确定方法。

14.一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，所述计算机程序或指令被处理器执行时实现权利要求1至10任一所述的焊接接头尺寸确定方法。

技术总结本公开提供了一种焊接接头尺寸确定方法、系统、存储介质和程序产品，涉及焊接技术领域。该方法包括：获取焊接接头参数；根据焊接接头参数，建立焊接接头的有限元模型；利用有限元模型，确定焊接接头承受的最大剪切应力；计算最大剪切应力对应的焊接接头的第一焊喉尺寸；以及根据焊接接头的第二焊喉尺寸，调整焊接接头参数，以使第一焊喉尺寸大于第二焊喉尺寸，且小于尺寸阈值，其中，第二焊喉尺寸为理论焊喉尺寸。本公开能够提高接头尺寸设计的精准性，既能保证接头满足静强度和疲劳强度的要求，又避免了接头过大的问题。技术研发人员：张立平,张贵芝,陆智俊,孟宪飞受保护的技术使用者：江苏徐工工程机械研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29