1.一种激光拼焊板拉深成形过程焊缝移动快速预测方法,其特征是,包括以下步骤:
1).将工件离散为三角形单元,成形零件网格,对工件的板料最终构形建立如下的虚功方程式中δε——单元内任意点的虚伪移;δu——单元内任意点的虚应变;σ——柯西应力;F——外力矢量;Ve——体积空间;Ae——表面区域;T——表示转置阵;
2).建立一步模拟法的有限元方程
k(u)u=p(u) (2)式中k(u)——刚度矩阵;p(u)——外力载荷矢量;u——位移;
3).因为式(1)和式(2)都是位移u的函数,因此式(2)是一个非线性方程组,采用带收敛因子的牛顿-拉普拉斯法,假设外力与内力的差值为R(u),其迭代方程为式中ω——迭代松弛因子,Δui——第i步的位移增量,R(ui)——第i步的外力内力差,ui+1——第i+1步的位移增量,ui——第i步的位移增量,kT——切线刚度矩阵;
4).为了求解式(3),需要提供一个初始的位移场,即位移u的初始值,初始值的好坏决定了式(3)求解的效率;假设外力载荷为零,即k(u)u=0 (4)式中k(u)——刚度矩阵;u——位移;
类似的,获得一个非线性方程组,采用带收敛因子的牛顿-拉普拉斯法,假设内力值为Fin(ui),其迭代方程为i i
式中ω——迭代松弛因子,Δu——第i步的位移增量,Fin(u)——第i步的内力,i+1 iu ——第i+1步的位移增量,u——第i步的位移增量,kT——切线刚度矩阵;
求解该方程组(5),获得初始位移场u0;然后转到第3)步,牛顿-拉普拉斯迭代收敛后即可输出反算的拼焊板网格;
5).在成形零件网格和反算获得的拼焊板网格,连接焊缝处各单元的结点获得两条空间曲线l1和l2;
6).将两条空间曲线l1和l2分别向X-Y平面投影,获得两条平面曲线l′ 1和l′ 2;按照公式 计算焊缝的偏移量;
式中Δl——焊缝偏移量;N——曲线l′1和l′2被平均划分的段数; ——曲线l′1第i个点的横坐标; ——曲线l′1第i个点的纵坐标; ——曲线l′2第i个点的横坐标; ——曲线l′2第i个点的纵坐标。
2.如权利要求1所述的激光拼焊板拉深成形过程焊缝移动快速预测方法,其特征是,所述步骤4)中对于某些形状比较简单的零件,将成形零件网格直接向X-Y平面投影,从而获得第3)步所需的初始位移场u0,此类零件要求向X-Y平面投影后的网格不发生重叠。