ANSYS Workbench在焊接仿真中應用技術分類

作者：大龍貓   微信公眾號：CAE_ANSYS

           焊接仿真主要考察的是移動的一個熱源，隨著時間在空間而不斷的移動，熱量加載到物體的表面來模擬焊接，結果查看的是隨時間變化的溫度，進一步查看的是由溫度產生的應力，更進一步查看溫度產生的殘余應力。 焊接仿真在實際使用中越來越多的得到了應用，一般關注的為焊接的溫度和殘余應力或者變形。根據目前關于焊接類型的仿真分析，結合個人經驗，總結了以下幾點分析類型和要點，包括不同類型的分析和部分路徑相關的分析。作者專注于ANSYS系列軟件， 所以目前所有的分析都是采用ansys來完成的，而使用ansys  workbench越來越多，故以下分類的結果是在ansys workbench中完成的。   

       模擬焊接用的熱源分為高斯熱源、錐型熱源、雙橢球熱源、圓柱熱源等，本次主要考慮高斯熱源的應用，而其他熱源主要是模擬函數的不同所致，查找不同函數來替換即可。

1. 高斯移動熱源直接加載到焊接位置表面

      這種方法是直接加載一個移動的熱源，添加到平板，主要適用于平板大，焊料少，焊料的存在與否對整體溫度影響不大，熱源加載到平板的表面

       具體結果如下圖所示，添加溫度結果可以查看需要的結果。

2.高斯移動熱源加單元生死方法，熱源載到焊接焊料的表面位置

        這種方法是將焊料逐漸的添加，并將溫度加熱點逐漸的移動，這種方法能夠比較真實反映焊接過程中的溫度分布情況，缺點就是計算時間慢，設置命令更加復雜

        具體結果如圖所示，焊料采用生死單元技術，逐漸添加，逐漸生成需要的焊料和溫度

3.移動熱源和生死設置和控制熱半徑

         這種控制半徑的方法同上，主要控制熱半徑的方法是用于加熱點不要過大，防止溫度擴展過多，一般加熱半徑比較小的情況下不必過多考慮，

        具體結果如圖所示，加熱點的面積會更小一些

4.高斯移動熱源不同函數形式

      不圖的函數主要應用于焊接的不同路徑或者不同的速度，或者不同的焊接位置和多個熱源的使用技術

4.1雙熱源的使用和加載

      兩個熱源同時加載，具體結果如圖所示

        雙熱源的平行加載結果如圖所示，而實際當中有其他的曲線熱源或者多個熱源交叉的情況，交叉熱源結果如圖所示

   雙熱源的時間滯后效果表示為不同石刻加載不同的熱源

   具體結果如圖所示

4.2 拋物線移動熱源的加載

      主要為加載的熱源函數運動路徑為曲線，拋物線，具體結果如圖所示

4.3 螺旋線加載熱源公式

        螺旋線可以參考之前的文章，具體結果如圖所示

4.4 往復移動熱源加載

       熱源在往復移動，主要應用的熱源往復移動很多次，可以模擬物體的往復摩擦或者增材制造中3D打印時候激光燒結的往復移動

       具體結果如圖所示

5.插件方式來模擬移動熱源的焊接

       ANSYS Workbench開發了act插件，專門模擬移動熱源的一個操作，如下圖所示，

     其中可以設置加載面、運動路徑、移動速度和半徑等參數，參考下圖

         熱源在焊接位置直線移動，到達位置之后冷卻，獲取溫度，具體結果如圖所示

           根據結果獲取應力和變形結果，具體結果如下圖所示

作者往期焊接文章

金龍盤玉柱，高斯熱源游——Workbench中移動熱源的加載方法。

http://www.yqgqt.org.cn/content/post/442599

高斯移動熱源——workbench中雙熱源的加載   

http://www.yqgqt.org.cn/content/post/530534

焊接模擬中雙熱源的加載

http://www.yqgqt.org.cn/content/post/547622

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