“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應(yīng)用大賽優(yōu)秀作品展示

本屆仿真應(yīng)用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優(yōu)秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業(yè)最佳實(shí)踐獎。近 200 位來自汽車、半導(dǎo)體、高科技、能源等行業(yè)的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創(chuàng)新實(shí)踐，充分展現(xiàn)了仿真技術(shù)的無限潛能。我們將陸續(xù)為大家分享獲獎佳作，帶您一同領(lǐng)略仿真賦能創(chuàng)新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。

作品名稱：基于LS-DYNA 流固熱耦合方法解決熱風(fēng)焊接問題

作者： 周祝龍 | 奧托立夫(上海）汽車安全系統(tǒng)研發(fā)有限公司 高級仿真工程師

關(guān)鍵詞：LS-DYNA；ICFD-Structure-Thermal流固熱耦合；非絕熱過程；自適應(yīng)網(wǎng)格；溫度分布

作者說

LS-DYNA功能強(qiáng)大，在汽車行業(yè)發(fā)揮著舉足輕重的作用，特別是在車輛碰撞、氣囊點(diǎn)爆等方面。除此以外，由于其獨(dú)特的關(guān)鍵字卡片設(shè)計(jì)，在電磁、熱學(xué)以及ICFD流體模塊等方面也有著強(qiáng)大的功能，對一些特定場景的應(yīng)用提供了很好的仿真拓展空間，如磁場仿真、電熱學(xué)仿真等，求解器功能也在不斷更新中。同時(shí)LS-DYNA在多物理場耦合方面也非常的友好，耦合效果和精度也較高。

產(chǎn)品焊腳示意圖以及溫度場仿真結(jié)果

利用LS-DYNA軟件對熱風(fēng)焊工裝及產(chǎn)品進(jìn)行建模，調(diào)用不可壓縮計(jì)算流體動力學(xué)（ICFD）流體仿真模塊，并耦合熱以及結(jié)構(gòu)模塊，實(shí)現(xiàn)流-固-熱多物理場耦合仿真，在模型中對熱空氣流體及其環(huán)境件進(jìn)行分析，獲得模型各處流體流動狀態(tài)、塑料產(chǎn)品焊腳的熱分布等結(jié)果。結(jié)果顯示在一定的參數(shù)條件下，可以通過流-固-熱仿真，指導(dǎo)不同的焊腳尺寸如何設(shè)計(jì)合適的熱風(fēng)管道孔徑，以獲得理想的焊腳溫度和焊接效果。作者研究了熱風(fēng)焊接過程中的熱風(fēng)加熱問題，為塑料產(chǎn)品的熱風(fēng)焊接工藝提供了一定的指導(dǎo)意義。此外，耦合仿真中還通過添加自適應(yīng)網(wǎng)格關(guān)鍵字，模擬熱風(fēng)加熱過程中的焊腳受力晃動現(xiàn)象，為后期的匹配驗(yàn)證提供了途徑。

挑戰(zhàn)/需求

熱風(fēng)焊系統(tǒng)內(nèi)部流場溫度分布

塑料產(chǎn)品焊腳的熱風(fēng)焊效果好壞直接影響試驗(yàn)結(jié)果，目前主要靠經(jīng)驗(yàn)來調(diào)試工藝，試錯(cuò)成本高，沒有針對性的仿真方法來支持。作者通過LS-DYNA軟件中的流固熱耦合模塊，模擬熱風(fēng)焊接過程中不同參數(shù)對產(chǎn)品各個(gè)焊腳上的熱影響和結(jié)構(gòu)變形影響，旨在找到最優(yōu)熱風(fēng)槍管道工裝設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、流體流量及溫度參數(shù)等，為下一步良好的焊接效果做好準(zhǔn)備。

使用工具

LS-DYNA

最終成果

利用LS-DYNA ICFD模塊耦合熱學(xué)及結(jié)構(gòu)模塊，通過詳細(xì)Matrix參數(shù)進(jìn)行DOE研究，發(fā)現(xiàn)熱風(fēng)管管道直徑、熱空氣流體流量等參數(shù)對塑料焊腳的溫度場分布及結(jié)構(gòu)影響關(guān)系。仿真結(jié)果可針對產(chǎn)品焊接工裝設(shè)計(jì)及工藝參數(shù)提供一些指導(dǎo)，一定程度上節(jié)約了工裝設(shè)計(jì)周期和工藝驗(yàn)證周期，降低了試錯(cuò)成本，為后續(xù)焊接穩(wěn)定性研究奠定了基礎(chǔ)。

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