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申请/专利权人：昆山六丰机械工业有限公司

摘要：本发明公开了利用有限元素法建立摩擦搅拌焊接结构缺陷预测模型；S1、绘制3D数模，并建立有限元素模型：通过UG软件建设3D数模，建立有限元素模型，将各项物理性能数据导入；S2、通过有限元素模型导出摩擦搅拌焊接的各种数据参数；S3、将输出的各项参数输入到塌陷量缺陷预测模型中进行数据分析；S4、在对结构进行摩擦焊接处理；本发明利用有限元素法进行分析，建立缺陷预测模型，同时建立各项参数数据库，通过前期实验与分析数据验证，减少后续设计开发时间，并能减少产品开发成本，利用预测模型、参数数据库及数据验证，以达到结构优化，降低产品重量，进而达成减少废弃物排放目的。

主权项：1.利用有限元素法建立摩擦搅拌焊接结构缺陷预测模型，其特征在于：包括有以下步骤：S1、绘制3D数模，并建立有限元素模型：通过UG软件对摩擦搅拌焊接的结构3D数模进行建设，并且通过3D数模建立有限元素模型，并且对各项物理性能数据进行导入；S2、通过有限元素模型导出摩擦搅拌焊接的各种数据参数：通过在模型上模拟焊头与待焊区域接触，并施加一恒定力量于焊头，观察焊接结构变化，并且将摩擦焊接的各种数据参数进行输出；S3、将输出的各项参数输入到塌陷量缺陷预测模型中进行数据分析：通过S2中的数据参数输入到塌陷量缺陷预测模型，通过数据信息进行分析，进而得出摩擦焊接过程中可能发生的塌陷量和缺陷的情况预测；S4、再对结构进行摩擦焊接处理：通过S3中的塌陷量和缺陷的情况预测的结果进行避免，然后对结构焊接处进行摩擦焊接；所述S1中的UG软件建造步骤如下：S101：先将CAD图导入到UG软件中，作为底图进行冻结；S102：再依次输入CAD其他平面图，通过二维扑捉，将扑捉点设置为垂直点，并且将导入的图层轮廓叠放在一起，然后上图层沿Y轴移动作为参考，然后再导入其他的结构图像，并模拟轮廓线，再冻结；S103：生成实体，通过多层的图像的导入，然后将图像连接起来形成3D模型图像；所述S1中的有限元素模型的建设如下：S111：结构的离散化，是把结构或连续体分割成许多单元，因而在着手分析时，必须用适当的有限元素把结构模型化，并确定单元的数量、类型、大小和布置；S112：从区域或结构中取出其中一个单元来研究，选择适当的插值模式或位移模式近似地描述单元的位移场，由于在任意给定的荷载作用下，复杂结构的位移解不可能预先准确地知道，因此，把差值模式取为多项式形式，从计算的观点看多项式简单，而且满足一定的收敛要求，单元位移函数用多项式来近似后，问题就转化为如何求出节点位移，节点位移确定后，位移场也就确定了；S113：单元刚度矩阵和荷载向量的推导，根据假设的位移模式，利用平衡条件或适当的变分原理就可以推导出单元的刚度矩阵和荷载向量；S114：由集合单元方程得到总的平衡方程组，连续体或结构由许多有限元的单元组合而成，因此，对整个连续体或结构进行有限元分析时，就需进行组合；所述S2中模拟摩擦焊接的过程如下：S21：通过施压结构，在摩擦焊接部位进行施加一恒定的压力，使得焊接结构在摩擦的过程中能够紧密的贴合：S22：通过动力机构，将焊头旋转并施压在预焊接的多片式轮圈结构上，第一阶段下压一恒定位移，将焊针部位完全插入后，第二阶段以恒定压力及等速移动进行焊接，完成焊接后，再缓慢将焊针抽起，使多片式轮圈结构得以紧密贴合；S23：测量模拟参数，在焊接结束之后，通过检测，实现对焊接部位的缺陷和坍陷量进行检测，输出数据参数；所述测量模拟参数包括有焊接部位的塌陷和缺陷的数量，以及塌陷和缺陷的各处直径大小，并且对焊接部位的厚度、弹性变形、塑性变形和焊接节点的大小进行检测；所述S3中的塌陷量缺陷预测模型采用的是线性回归和德尔菲法进行结合计算预测塌陷量缺陷预测模型的结果；所述德尔菲法是征询每位成员的预测值，相互参照后再次征询各位的预测值，征询几轮之后，使预测值趋于一致的方法，首先以征询每组数据的预测值，经过几轮之后，将预测值的分布情况和预测结果统计征询的结果，把具有代表性的中位数作为最终预测值；并根据预测最终预测值前后数据个数进行判断，并且数据信息输送给回归方程进行拟合。

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