abaqus焊接仿真模擬的案例
基于InteWeld的焊接模擬仿真
摘 要：主要研究了基于InteWeld的焊接模擬仿真技術(shù)。首先，采用合理的焊接工藝及措施，對石油鉆機自動化設(shè)備中的支撐臂進行焊接。其次，以設(shè)置相同的焊接工藝和控制措施為前提，使用軟件InteWeld對支撐臂進行焊接虛擬仿真，獲得零件的整體變形結(jié)果。最后，對比實際生產(chǎn)測量值與軟件仿真計算結(jié)果，驗證使用InteWeld進行焊接模擬仿真所獲結(jié)果的準確性，為后續(xù)該項技術(shù)的推廣提供依據(jù)。
關(guān)鍵詞：支撐臂;焊接仿真;網(wǎng)格劃分;焊接變形;
0 引言
焊接技術(shù)是目前應(yīng)用最廣泛的材料連接方式之一，同時也是歷史非常悠久的制造工藝[1]。隨著時代的發(fā)展，工程師們逐漸意識到焊接質(zhì)量的好壞關(guān)乎鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品制造的成敗[2]。如何高效地提升焊接質(zhì)量是工藝工程師們追求解決的核心。
而現(xiàn)階段，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，焊接模擬仿真技術(shù)應(yīng)運而生，它的發(fā)展對生產(chǎn)制造具有十分重要的意義[3]。焊接三維仿真技術(shù)在我公司有廣泛的應(yīng)用空間，隨著我公司各類新產(chǎn)品的增加，對結(jié)構(gòu)件焊接的應(yīng)力、變形、強度提出更高的要求。目前，已經(jīng)多次遇到相關(guān)問題，按照以往的工藝設(shè)計經(jīng)驗生產(chǎn)效率低下，因此需要采用先進的分析軟件加強工藝設(shè)計手段，縮短產(chǎn)品的研發(fā)制造周期[4]。
本文選取石油鉆機自動化設(shè)備中的支撐臂進行焊接和模擬仿真對比分析。由于其結(jié)構(gòu)特點為長桿型，焊接時熱量集中，結(jié)構(gòu)具有一定的拘束度，且板厚較薄，焊后易變形，因此需要采用合理的焊接工藝及措施控制焊接變形。本文對支撐臂進行三維建模、有限元網(wǎng)格劃分，并利用軟件InteWeld進行焊接模擬仿真。將仿真計算結(jié)果與實際焊接變形量進行對比，驗證仿真結(jié)果的可靠性，可為后續(xù)使用此項技術(shù)研究焊接變形提供重要的依據(jù)和可靠的數(shù)據(jù)支撐。
1 支撐臂的焊接
以石油鉆機自動化設(shè)備中的支撐臂作為焊接生產(chǎn)實例。支撐臂是典型的長桿結(jié)構(gòu)，其三維模型如圖1所示。
展開 ABAQUS焊接模擬-空間三維多路徑串行焊接（Fortran子程序二次開發(fā)）
本文通過ABAQUS熱傳導(dǎo)方式講解空間三維多路徑順序焊接建模過程，多路徑焊接重點在于子程序編寫上面。
詳細操作視頻講解請查看：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10113?nagivator=training
本文使用的是熱傳導(dǎo)分析步，只獲得溫度場，溫度結(jié)果如圖所示：
如需應(yīng)力場或變形，可將分析步改成熱力耦合分析步，如下圖所示，單元類型也得改成熱力耦合。
多路徑的實現(xiàn)可以通過多個分析步，然后子程序里面在對應(yīng)的分析步里面編寫路徑，也可以使用一個分析步，通過時間控制，這些都用條件語句就可以實現(xiàn)。
路徑的運動可以用參數(shù)方程來表示，將參數(shù)方程寫入子程序里對應(yīng)的坐標中。實現(xiàn)起來還是挺簡單的。
本例僅供參考，如若有錯誤，歡迎指正。本人QQ:289328659，歡迎交流。
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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(xué)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 激光焊模擬-熱源模型+附：ABAQUS與MSC.Marc焊接模擬的簡要對比
<p>近期將在技術(shù)鄰?fù)瞥黾す?em>焊接的有限元模擬視頻教程，歡迎關(guān)注！</p><p>激光焊接的焊縫形貌為窄而深的“釘子狀”，通常使用復(fù)合熱源來實現(xiàn)，因此一般需要進行子程序開發(fā)。</p><p>下面對MSC.Marc和ABAQUS的激光焊接模擬進行簡要介紹：</p><ol><li>MSC.Marc：作為大型通用有限元軟件，在焊接模擬方面獨樹一幟，在很早的版本中就添加了焊接模塊（注意，非插件！！），提供了高斯面、雙橢球等常用焊接熱源，在設(shè)置焊接路徑和焊縫填充的設(shè)置上非常方便，其中焊縫填充過程提供了生死單元法和靜態(tài)單元法兩種方案。Marc從2016版開始，添加了柱狀熱源，將其與高斯面熱源復(fù)合，可作為激光焊的熱源模型。但是該熱源的熱流密度在厚度方向上是均勻的（沒有衰減），這與實際情況不符。常用的高斯面熱源與高斯旋轉(zhuǎn)體熱源復(fù)合而成的激光焊熱源模型，仍然需要子程序開發(fā)。</li><li>ABAQUS：同樣作為大型通用有限元軟件，與Marc同出一家，用戶眾多。在激光焊接模擬，甚至普通的焊接模擬方面，都需要子程序二次開發(fā)來實現(xiàn)。6.14版本時代，abaqus推出過一款插件AWI，功能還算不錯，但無奈ABAQUS求解器不支持逐漸激活，導(dǎo)致每焊接一步，就要建立1個（或2~3個）step，對于焊縫較多的仿真，很不方便；另外，該插件不支持選擇熱源模型，只能將焊縫單元設(shè)置為某一溫度（比如熔點）。從2016版開始，ABAQUS求解器支持了逐漸激活（EPA，ELELMENT PROGRESSIVE ACTIVATION），以實現(xiàn)經(jīng)典應(yīng)用場景：焊接與3D打印；但熱源模型和逐漸激活全都需要子程序開發(fā)，本人對新版本探索了一段時間，仍然覺得非常懵逼。
展開 
Abaqus雙橢圓模型焊接移動熱源模擬 ￥39
最近在做焊接方面的研究，在此分享一個焊接移動熱源模擬的案例供大家參考。
1，創(chuàng)建焊接工件，尺寸為100*50*5（單位mm）。
2，工件材料選用AISI1045鋼，材料參數(shù)來源：https://www.matweb.com。abaqus仿真過程中一定注意各參數(shù)單位制統(tǒng)一。
3，焊接熱源采用雙橢圓模型[1]，公式及圖像如下圖所示。該模型將焊接熱源假設(shè)為橢圓球形，并且前后兩部分可分別采用不同的橢圓表示。其中a,b,c分別代表橢圓球形x,y,z三個方向的特征長度，其數(shù)值根據(jù)焊接熔池的尺寸確定。本案例中采用a=4mm,b=4mm,熔池前半部分橢圓cf=2mm,后半部分cr=5mm。ff和fr為熱源前后兩部分所占輸入能量的比例，應(yīng)保證其和等于2，本案例中采用0.4和1.6。Q為熱源輸入的功率。
4，仿真結(jié)果
熱流向量
溫度
展開 abaqus焊接移動熱源模擬 ￥10
本案例講述了一個關(guān)于：熱通量15W/m^2、焊接速度3.33mm/min、熱效率0.87、熱圓半經(jīng)2mm的移動熱源案例。
金龍盤玉柱，高斯熱源游—Workbench中焊接模擬的仿真 ￥49
以下為移動過程中的四張圖片，如圖所示
內(nèi)部的效果如圖所示
本實例可以應(yīng)用于焊接模擬，查看溫度變形情況，和溫度產(chǎn)生的應(yīng)力分布情況，
具體思路如下
1.在workbench中鏈接瞬態(tài)溫度和瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析，如圖所示
2.將溫度結(jié)果讀取到結(jié)構(gòu)分析模塊，讀取每一步的溫度分布到每一步的結(jié)構(gòu)時間步，如圖所示
3.設(shè)置結(jié)構(gòu)分析的時間步和溫度分析的設(shè)置步要一致，如圖所示
4.設(shè)置結(jié)構(gòu)分析的邊界條件，進行求解，查看結(jié)果即可
本次分析采用拐角焊接模型來模擬，溫度結(jié)果如圖所示
讀取每一步的溫度結(jié)果，進行結(jié)構(gòu)分析結(jié)果如圖所示，結(jié)果出現(xiàn)抖動現(xiàn)象，主要原因是由于網(wǎng)格劃分稀疏和步長過大的原因，請根據(jù)情況自行加密
另外可以生產(chǎn)，熱源設(shè)置不同的結(jié)果可以是熱源沿著不同的方向來移動，請按照實際情況來設(shè)置分析的熱源移動方向，不同的結(jié)果如圖所示
（1）拋物線路徑方式的加載，溫度分布如圖所示
（2）雙熱源方式的加載，熱源分布如圖所示，一個斜線移動，另一個直線向下移動，可以根據(jù)實際情況添加
下面為金龍盤玉柱的APDL命令
*DEL,_FNCNAME
*DEL,_FNCMTID
*DEL,_FNCCSYS
*SET,_FNCNAME,'flux04'
*SET,_FNCCSYS,0
!
展開 abaqus焊接模擬-有無生死單元
<p><br></p><p>焊接模擬事實上現(xiàn)在還算比較成熟了，不論使用ansys或者abaqus，有大量的研究工作者做在做著這方面的工作，而且取得了不少驚人的成果。</p><p>然而，一直以來，無論哪個行業(yè)都有新人的加入，他們對這些并不熟悉，除了專業(yè)的焊接知識外還要學(xué)習(xí)軟件及二次開發(fā)的只是，因為使用abaqus做焊接，熱源的加入必須通過編寫子程序，而這些對于初學(xué)者還是需要花費大量的時間做功課的。</p><p>為了幫助大家快速地入手abaqus焊接有限元分析，一個沒有使用生死單元的例子奉上，結(jié)果圖附上，具體文件如果有需要的可以站內(nèi)聯(lián)系，希望能幫助學(xué)習(xí)焊接的人。</p><p>對于生死單元的使用，abaqus中對應(yīng)的命令是*model change，網(wǎng)絡(luò)上其實也有不少例子，本帖的作用是幫助看到本帖的焊接新人可以更快速入門。</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201808/b3efce86e7434bb8b766a3544bda0a51.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201808/b3efce86e7434bb8b766a3544bda0a51.jpg?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201808/b3efce86e7434bb8b766a3544bda0a51.jpg?
展開 abaqus焊接殘余應(yīng)力二維模擬
大神，abaqus如何模擬二維焊接殘余應(yīng)力？
Abaqus焊接仿真教程 ￥15
！！！！代碼文件。中文字幕！！
Abaqus 通過USDFLD和DFLUX進行焊接模擬
本文主要是嘗試通過USDFLD子程序來替代ModelChange進行帶焊縫的焊接仿真。通過USDFLD子程序?qū)崿F(xiàn)類似于生死單元的效果，將激活單元的操作通過改變材料屬性（模量等）來實現(xiàn)，與model change相比操作相對簡單。
移動熱源采用表面高斯熱源
材料本構(gòu)采用Johnson-cook模型
Y = [A + Bε^n][1 + Clnε*][1 - T*^m]
模擬得到的結(jié)果如下(帶焊縫和不帶焊縫)
應(yīng)力云圖（左 帶焊縫 ，右 不帶焊縫）
溫度云圖（左 帶焊縫 ，右 不帶焊縫）
溫度對比（帶焊縫的最高溫度比不帶焊縫高）
溫度云圖（20s加載，30s冷卻，只考慮熱輻射和熱傳導(dǎo)）
位移云圖
殘余塑性應(yīng)變
大家有問題可以私信或者關(guān)注cae320公眾號或者聯(lián)系qq1653004885
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Abaqus模擬焊接提交作業(yè)報錯
焊接溫度場已經(jīng)算完了，在計算應(yīng)力的時候，出現(xiàn)The file size exceeds the 16 gb limit on unit 10的錯誤是為什么？
abaqus超聲波焊接仿真
求abaqus超聲波焊接仿真資料和教程
Abaqus基礎(chǔ)教程12--焊接仿真
導(dǎo)讀
Abaqus除了可以施加常規(guī)的力載荷和位移邊界外，通過子程序的方式，還可以施加隨時間或空間變化的載荷，常見的例如道路橋梁上的運動載荷，還有焊接過程中隨焊接路徑移動的熱源。
常見熱結(jié)構(gòu)耦合分析步，如下：
定義生死單元和表面對流
定義負載條件
定義雙橢球熱源參數(shù)及焊接參數(shù)
提交計算，查看應(yīng)力分布如下：
查看變形
查看某一時刻溫度
Abaqus焊接仿真案例展示
釬焊：
Abaqus提供豐富熱載荷形式，有面形熱流（Surface heat flux））、體型熱流(Body heat flux)、集中熱流(Concentrated heat flux)，同時還可以根據(jù)焊接過程中的實際加熱情況建立場變量（Discrete Fields& Analytical Fields）和熱載荷構(gòu)建恰當?shù)臒嵩茨Ｐ汀?焊接變形的仿真：
由于焊接熱彈塑性有限元計算過程是個典型的非線性過程：
n
矩陣方程奇異性大矩陣方程奇異性大；
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同時采用熱彈塑性有限元法需要跟蹤整個焊接及冷卻過程，這使得熱彈塑性有限元分析計算量非常龐大。
熱彈塑性有限元計算過程中，為了得到準確而快捷地模擬非線性過程，采用Abaqus對焊接進行模擬分析。
核心要求：選擇合適的3D板殼單元建立有限模型。
根據(jù)已有的有限元模型，利用Abaqus軟件重新布置網(wǎng)格建立有限元模型，模擬其焊接過程。
Abaqus在焊接變形預(yù)測的應(yīng)用：
Abaqus焊接變形預(yù)測仿真是基于熱彈塑性理論的預(yù)測方法。
Abaqus熱分析分為穩(wěn)態(tài)熱分析和瞬態(tài)熱分析兩種。焊接過程是個局部快速加熱到高溫，并隨后冷卻的過程，隨著熱源的移動，整個焊件的溫度隨時間和空間急劇變化，材料的熱物理性能也隨溫度劇烈變化。因此，焊接溫度場分析以及引起的應(yīng)力場分析都屬于高度的非線性瞬態(tài)分 析過程析過程。
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