焊接幾何模型如下圖所示，左右兩側(cè)90度扇區(qū)為焊接材料，其余為鋼板材料。其他更多已知條件請參考命令流，這里不再贅述。

網(wǎng)格單元

本實例中順序焊接分為如下步驟：

第一步0-1秒：右側(cè)焊接穩(wěn)態(tài)分析（殺死左焊縫，施加右焊縫溫度和焊接件參考溫度）

第二步1-100秒：相變分析（刪除溫度載荷，施加對流熱傳導(dǎo)）

第三步100-1000秒：右側(cè)焊縫凝固分析

第四步1000-1001秒：激活左側(cè)焊縫單元進行穩(wěn)態(tài)分析（施加左焊縫溫度）

第五步1001-1100秒：左焊縫相變分析

第六步1100-2000秒：左側(cè)焊縫凝固分析

第七步：結(jié)果后處理

ANSYS命令流：

FINISH

/FILNAME,Exercise       ! 定義隱式熱分析文件名

/PREP7                      ! 進入前處理器

ET,1,SOLID70                ! 選擇8節(jié)點實體熱分析單元

MP,KXX,1,.5e-3

MP,C,1,.2

MP,DENS,1,.2833

MPTEMP,1,0,2643,2750,2875,3000

MPDATA,ENTH,1,1,0,128.1,163.8,174.2,184.6    ! 定義右焊縫材料熱物理性能

MP,KXX,2,.5e-3

MP,C,2,.2

MP,DENS,2,.2833

MP,KXX,3,0.5e-3                            ! 定義兩塊鋼板的熱物理性能

MP,C,3,.2

MP,DENS,3,.2833

MPTEMP,1,0,2643,2750,2875,3000

MPDATA,ENTH,3,1,0,128.1,163.8,174.2,184.6    ! 定義左焊縫材料熱物理性能

BLOCK,-0.17,0.17,0,0.34,0,1.2

BLOCK,0.17,0.34,0,0.34,0,1.2

BLOCK,0.34,1,0,0.34,0,1.2

BLOCK,-0.17,0.17,0.34,0.51,0,1.2

BLOCK,-0.17,0.17,0.51,1.34,0,1.2

WPAVE,0.17,0.34,0

CYLIND,0.17,0,0,1.2,0,90

WPAVE,0,0,0

CSYS,0

FLST,3,3,6,ORDE,3  

FITEM,3,2  

FITEM,3,-3 

FITEM,3,6  

VSYMM,X,P51X, , , ,0,0                      ! 建立焊接件的幾何模型

VGLUE,ALL                               ! 粘接各體

VSEL,S,,,10

VATT,1,1,1                                 ! 附于右焊縫的材料屬性

VSEL,S,,,1

VSEL,A,,,12,17,1

VATT,2,1,1                                 ! 附于兩塊鋼板的材料屬性

VSEL,S,,,11

VATT,3,1,1                                 ! 附于左焊縫的材料屬性

ALLSEL,ALL

ESIZE,0.05                                 ! 定義單元劃分尺寸

VSWEEP,ALL                               ! 劃分單元

ESEL,S,MAT,,3

TOFFST,460                              ! 定義溫度偏移量

!第一步：穩(wěn)態(tài)分析

EKILL,ALL                                ! 殺死左焊縫單元

ALLSEL,ALL

/SOLU

ANTYPE,TRANS                           ! 定義瞬態(tài)分析類型

TIMINT,OFF                               ! 關(guān)閉時間積分

ESEL,S,MAT,,1                           

NSLE                                     ! 選擇右焊縫節(jié)點

D,ALL,TEMP,3000                          ! 施加右焊縫初始溫度載荷         

NSEL,INVE                                ! 選擇其它節(jié)點

D,ALL,TEMP,70                            ! 施加初始溫度載荷

TIME,1                                    ! 定義求解時間                               

KBC,0                                     ! 設(shè)置為斜坡載荷

ALLSEL,ALL

SOLVE                                    ! 求解

!第二步：右側(cè)焊縫相變分析（1到100秒)

DDELE,ALL,TEMP                         ! 刪除溫度載荷

TIMINT,ON                                ! 打開時間積分

TINTP,,,,1                                  ! 定義瞬態(tài)積分參數(shù)

TIME,100                                  ! 定義求解時間

DELTIME,1,.5,10                            ! 定義時間子步

AUTOTS,ON                               ! 打開自動時間開關(guān)

KBC,1                                     ! 設(shè)置為階越載荷

OUTRES,ERASE

OUTRES,ALL,ALL                          ! 設(shè)置結(jié)果輸出

ASEL,S,EXT

ASEL,U,LOC,Y,0

SFA,ALL,,CONV,5E-5,70                     ! 施加對流換熱載荷

ALLSEL,ALL

SOLVE                                    ! 求解

!第三步：右側(cè)焊縫凝固分析（100到1000秒)

TIME,1000                                 ! 定義求解時間

DELTIME,50,10,100                         ! 定義時間子步

AUTOTS,ON                               ! 打開自動時間開關(guān)

SOLVE                                    ! 求解

!第四步：激活左側(cè)焊縫單元進行分析（1000到1001秒)

EALIVE,ALL                               ! 激活左側(cè)焊縫單元

ALLSEL,all 

ESEL,S,MAT,,3

NSLE                                     ! 選擇左焊縫節(jié)點

D,ALL,TEMP,3000                          ! 施加左焊縫初始溫度載荷

TIME,1001                                 ! 定義求解時間

DELTIME,1,1,1                             ! 定義時間子步

ALLSEL,ALL

SOLVE                                    ! 求解

!第五步：左側(cè)焊縫相變分析（1001到1100秒)

DDELE,ALL,TEMP                         ! 刪除溫度載荷

TIME,1100                                ! 定義求解時間

DELTIME,1,.5,10                           ! 定義時間子步

SOLVE                                   ! 求解

!第六步：左側(cè)焊縫凝固分析（1100到2000秒)

TIME,2000                                ! 定義求解時間

DELTIME,100,10,200                        ! 定義時間子步

SOLVE                                    ! 求解

!第七步：后處理

/POST1                                   ! 進入通用后處理器

SET,,,,,1, ,                                 ! 讀取1秒中分析結(jié)果

PLNSOL, TEMP,, 0                          ! 顯示1秒鐘后焊接件的溫度分布

SET,,,,,100, ,                                ! 讀取100秒中分析結(jié)果

PLNSOL, TEMP,, 0                          ! 顯示100秒鐘后焊接件的溫度分布

SET,,,,,1000, ,                                ! 讀取1000秒中分析結(jié)果

PLNSOL, TEMP,, 0                          ! 顯示1000秒鐘后焊接件的溫度分布

SET,,,,,1001, ,                                 ! 讀取1001秒中分析結(jié)果

PLNSOL, TEMP,, 0                          ! 顯示1001秒鐘后焊接件的溫度分布

SET,,,,,1100, ,                                 ! 讀取1100秒中分析結(jié)果

PLNSOL, TEMP,, 0                          ! 顯示1100秒鐘后焊接件的溫度分布

SET,,,,,2000, ,                                  ! 讀取1100秒中分析結(jié)果

PLNSOL, TEMP,, 0                           ! 顯示1100秒鐘后焊接件的溫度分布

/POST26                                    ! 進入時間歷程后處理器

NSOL,2,4727,TEMP,, TEMP_2  

STORE,MERGE                          

NSOL,3,4752,TEMP,,TEMP_3

STORE,MERGE

NSOL,4,4808,TEMP,,TEMP_4

STORE,MERGE

NSOL,5,4833,TEMP,,TEMP_5

STORE,MERGE

NSOL,6,4883,TEMP,,TEMP_6

STORE,MERGE

NSOL,7,4908,TEMP,,TEMP_7

STORE,MERGE 

NSOL,8,5088,TEMP,,TEMP_8

STORE,MERGE

NSOL,9,5308,TEMP,, TEMP_9               

STORE,MERGE                          ! 定義焊接件某些位置8個節(jié)點的時間溫度變量

/AXLAB,X,TIME  

/AXLAB,Y,TEMPERATURE                ! 更改坐標軸標識

/XRANGE,0,2000                         ! 設(shè)定橫坐標軸范圍

PLVAR,2,3,4,5,6,7,8,9,                     ! 繪制8節(jié)點溫度隨時間的變化曲線

溫度結(jié)果顯示

1秒時：

100秒時：

1000秒時：

1001秒時：

1100秒時：

2000秒時：

關(guān)鍵點溫度變化曲線

關(guān)鍵點位置分布：

關(guān)鍵點與曲線對應(yīng)情況：

NSOL,2,4727,TEMP,,TEMP_2                      

NSOL,3,4752,TEMP,,TEMP_3

NSOL,4,4808,TEMP,,TEMP_4

NSOL,5,4833,TEMP,,TEMP_5

NSOL,6,4883,TEMP,,TEMP_6

NSOL,7,4908,TEMP,,TEMP_7

NSOL,8,5088,TEMP,,TEMP_8

NSOL,9,5308,TEMP,,TEMP_9 

關(guān)鍵點溫度變化曲線：

從該圖中可以明顯看到：離焊接熱影響區(qū)域距離較遠的關(guān)鍵點溫升較小，距離較近的關(guān)鍵點溫升較大。

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關(guān)于生死單元的簡單介紹

在ansys計算過程中，如果需要向模型中加入（或刪除）實體，模型中對應(yīng)實體部位的單元就“存在”（或消亡）。單元生死選項就用于在這種情況下殺死或重新激活選擇的單元。例如，在焊接分析過程中，隨著高溫焊料的加入，坡口處的單元需要不斷地被激活；在材料斷料分析中，隨著裂紋的延伸，斷裂處的單元需要不斷的被殺死；在隧道挖掘和橋梁建立分析中，材料也需要不斷的被殺死或激活。因此，單元的生死應(yīng)用技術(shù)廣泛的存在于ansys仿真分析中，是一項應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)。

        單元的生死并不是ansys程序?qū)⑺绬卧獙?yīng)的實體從模型中刪除，或者激活重新生成材料，而是通過將其剛度矩陣，或者傳導(dǎo)矩陣（對應(yīng)于不同的分析），乘以很小的因子（ESTIF），默認值為1E-6。死單元的單元載荷將為0，從而不對載荷向量生效，等效于將單元殺死；同樣，當一個單元被重新激活時，其剛度，單元載荷等恢復(fù)其原始的數(shù)值，重新激活的單元也沒有應(yīng)變記錄，在熱分析里面沒有熱量存儲。需要注意的是，生死單元對大部分單元可以應(yīng)用，然而對某些單元卻是不可用的。

      在一些情況下，單元生死狀態(tài)可以根據(jù)ansys的計算結(jié)果決定。如在斷裂分析中，我們需要將應(yīng)力值大于材料屈服強度的單元殺死，可以利用Etable選擇相應(yīng)的單元進行殺死，繼而返回到求解器進行求解，如果如此循環(huán)，則可觀察到裂紋的生長過程。

   可以在大多數(shù)靜態(tài)和非線性瞬態(tài)分析中使用單元生死，其基本分析與相應(yīng)的分析過程是一致的，主要包括三個步驟：建模，施加載荷并求解，查看結(jié)果。

今年隨著ANSYS19.0的推出，也帶來了一個好消息：ANSYS V19.0在Workbench界面下新增了網(wǎng)格生死功能。以往我們只能在經(jīng)典界面下進行網(wǎng)格生死操作，或者在Workbench界面下借助APDL來實現(xiàn)網(wǎng)格生死，這種操作既不方便又容易出錯。V19.0以后的版本用戶可以通過簡單的菜單操作在WB界面下實現(xiàn)網(wǎng)格生死功能。