Развитие компьютерной технологии моделирования остаточных сварочных явлений

Цели. Целями работы являются демонстрация возможности применения компьютерной технологии моделирования остаточных сварочных явлений, сравнение с результатами аналитического расчета классических примеров сварных конструкций, представление проекта программного комплекса по автоматизации расчета остаточных явлений сварных конструкций.

Методы. Предлагается силовой метод расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) сварных конструкций общего назначения на примере расчета балочных и оболочечных сварных конструкций. Приводится описание существующих подходов для расчета сварочных явлений, а также программного комплекса, реализующего силовой метод расчета НДС сварных конструкций. Анализируются перспективы перехода на параллельные архитектуры и дальнейшего развития и применения силового метода.

Результаты. Показана хорошая сходимость результатов расчета деформаций сварных конструкций в сравнении с аналитическими методами и возможность автоматизации создания компьютерных моделей расчета остаточных сварочных явлений на примере проекта программного комплекса. Заключение. Представлены главные направления развития и преимущества технологии: снижение трудоемкости, интеграция в САПР, оптимизация сборочных процессов, масштабируемость. Описаны перспективы перехода на параллельные архитектуры.

1. A new theory for lucid estimation of welding residual stress in plate joint / Y. Ueda, K. Fukuda, K. Nakacho, S. Endo // Transactions of JWRI (Joining and Welding Research Institute). - 1975. - Vol. 4, no. 2. - P. 73–81.

2. Ueda, Y. Theory of thermal elastic-plastic analysis with special reference to predictive methods of welding residual stress and deformation / Y. Ueda, K. Nakacho // Transactions of JWRI (Joining and Welding Research Institute). - 1982. - Vol. 11, no. 2. - P. 95–103.

3. Окерблом, Н. О. Сварочные деформации и напряжения. Теория и ее применение / Н. О. Окерблом. - М.; Л. : Машгиз, 1948. - 252 с.

4. Okerblom, N. O. The Calculations of Deformations of Welded Metal Structures / N. O. Okerblom. - London : H.M.S.O., 1958. - 234 p.

5. Николаев, Г. А. Расчет сварных соединений / Г. А. Николаев. - М. : Объединенное научно-техническое изд-во, 1933. - 132 с.

6. Рыкалин, Н. Н. Расчеты тепловых процессов при сварке / Н. Н. Рыкалин. – М. : Машгиз, 1951. – 296 с.

7. Окерблом, Н. О. Расчет деформаций металлоконструкций при сварке / Н. О. Окерблом. - М.; Л. : Машгиз, 1955. - 212 с.

8. Гатовский, К. М. Теория сварочных деформаций и напряжений : учеб. пособие / К. М. Гатовский, В. А. Кархин. - Л. : ЛКИ, 1980. - 331 с.

9. Медведев, С. В. Компьютерное моделирование остаточных сварочных деформаций при технологическом проектировании сварных конструкций / С. В. Медведев // Сварочное производство. - 2001. - № 8. - С. 10-18.

10. Medvedev, S. V. Computer modeling and residual welding strains in technological design of welded structures / S. V. Medvedev // Welding International. – 2002. – Vol. 16. – P. 59-65.

11. Жуковец, М. В. Автоматизация расчета напряженно-деформированного состояния сварных конструкций общего назначения в программной среде Salome-Meca / М. В. Жуковец // Известия Томского политехнического университета. Промышленная кибернетика. – 2025. – Т. 3, № 1. – С. 21-28.

12. Медведев, С. В. Компьютерные технологии прогнозирования остаточных сварочных явлений при дуговой сварке конструкций общего назначения / С. В. Медведев, М. В. Жуковец // Актуальные вопросы и передовые технологии сварки в науке и промышленности : сб. ст. I Междунар. науч.-техн. конф. / М-во образования Респ. Беларусь ; М-во науки и высш. образования Рос. Федерации ; Бел.-Рос. ун-т ; Бел. нац. техн. ун-т ; С.-Петерб. политехн. ун-т Петра Великого ; Объед. ин-т проблем информатики НАН Беларуси ; редкол.: М. Е. Лустенков (гл. ред.) [и др.]. – Могилев : Бел.-Рос. ун-т, 2022. – С. 159–163.

13. Куркин, А. С. Сварные конструкции. Расчет и проектирование : учеб. для ВУЗов / А. С. Куркин, В. Ф. Лукьянов. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2021. – 264 с.

14. Трочун, И. П. Внутренние усилия и деформации при сварке / И. П. Трочун. - М. : Машгиз, 1964. - 247 с.

15. Медведев, С. В. Конструктивно-технологическое проектирование и моделирование сварных конструкций в распределенных суперкомпьютерных средах / С. В. Медведев // Сварочное производство. - 2022. - № 5. - С. 24-29.