焊接ansys仿真
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
焊接ansys仿真的視頻教程
焊接仿真2-基于Weldplaner的固有應(yīng)變法焊接仿真
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焊接仿真4-在simufact.welding中焊接模擬的實(shí)現(xiàn)
Simufact welding軟件介紹 ?2.simufact welding 安裝 ?3.一個(gè)仿真的案例(step by step 演示)
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焊接ansys仿真的實(shí)例教程
ANSYS Mechanical在焊接仿真中的應(yīng)用
王建
[ 摘 要 ] 焊接作為一個(gè)牽涉到電弧物理、傳熱、冶金和力學(xué)等各學(xué)科的復(fù)雜過程，其涉及到的傳熱過程、金屬的融化和凝固、冷卻時(shí)的相變、焊接應(yīng)力和變形等是企業(yè)制造部門和設(shè)計(jì)人員關(guān)心的重點(diǎn)問題，采用傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)方式對(duì)于厚鋼板的焊接等特殊工藝無法進(jìn)行合理的工藝設(shè)計(jì)，因此本文針對(duì)焊接數(shù)值模擬的基本理論進(jìn)行了闡述，同時(shí)對(duì)于焊接仿真與ANSYS軟件的結(jié)合提出了建議，并結(jié)合實(shí)際情況詳細(xì)介紹了ANSYS軟件進(jìn)行焊接仿真的具體應(yīng)用技巧，通過采用仿真方式進(jìn)行模擬，對(duì)傳熱過程、焊后應(yīng)力場進(jìn)行模擬，用來幫助確定焊接時(shí)結(jié)構(gòu)和材料的最佳設(shè)計(jì)、工藝方法和焊接參數(shù)等。
[ 關(guān)鍵詞 ] 熱源模型 熱彈塑性有限元法 生死單元 ANSYS
1 前言
焊接作為現(xiàn)代制造業(yè)必不可少的工藝，在材料加工領(lǐng)域一直占有重要地位。焊接是一個(gè)涉及到電弧物理、傳熱、冶金和力學(xué)等各學(xué)科的復(fù)雜過程，其涉及到的傳熱過程、金屬的融化和凝固、冷卻時(shí)的相變、焊接應(yīng)力和變形等是企業(yè)制造部門和設(shè)計(jì)人員關(guān)心的重點(diǎn)問題。焊接過程中產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和變形，不僅影響焊接結(jié)構(gòu)的制造過程，而且還影響焊接結(jié)構(gòu)的使用性能。這些缺陷的產(chǎn)生主要是焊接時(shí)不合理的熱過程引起的。由于高能量的集中的瞬時(shí)熱輸入，在焊接過程中和焊后將產(chǎn)生相當(dāng)大的殘余應(yīng)力和變形，影響結(jié)構(gòu)的加工精度和尺寸的穩(wěn)定性。因此對(duì)于焊接溫度場合應(yīng)力場的定量分析、預(yù)測有重要意義。
傳統(tǒng)的焊接溫度場和應(yīng)力測試依賴于設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)或基于統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)的半經(jīng)驗(yàn)公式，但此類方法帶有明顯的局限性，對(duì)于新工藝無法做到前瞻性的預(yù)測，從而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)成本急劇增加，因此針對(duì)焊接采用數(shù)值模擬的方式體現(xiàn)出了巨大優(yōu)勢。
ANSYS作為世界知名的通用結(jié)構(gòu)分析軟件，提供了完整的分析功能，完備的材料本構(gòu)關(guān)系，為焊接仿真提供了技術(shù)保障。
展開 ANSYS Workbench在焊接仿真中應(yīng)用技術(shù)分類
作者：大龍貓 微信公眾號(hào)：CAE_ANSYS
焊接仿真主要考察的是移動(dòng)的一個(gè)熱源，隨著時(shí)間在空間而不斷的移動(dòng)，熱量加載到物體的表面來模擬焊接，結(jié)果查看的是隨時(shí)間變化的溫度，進(jìn)一步查看的是由溫度產(chǎn)生的應(yīng)力，更進(jìn)一步查看溫度產(chǎn)生的殘余應(yīng)力。 焊接仿真在實(shí)際使用中越來越多的得到了應(yīng)用，一般關(guān)注的為焊接的溫度和殘余應(yīng)力或者變形。根據(jù)目前關(guān)于焊接類型的仿真分析，結(jié)合個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了以下幾點(diǎn)分析類型和要點(diǎn)，包括不同類型的分析和部分路徑相關(guān)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(jié)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(yīng)用，而其他熱源主要是模擬函數(shù)的不同所致，查找不同函數(shù)來替換即可。
1. 高斯移動(dòng)熱源直接加載到焊接位置表面
這種方法是直接加載一個(gè)移動(dòng)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(duì)整體溫度影響不大，熱源加載到平板的表面
具體結(jié)果如下圖所示，添加溫度結(jié)果可以查看需要的結(jié)果。
展開 1、課程簡介
對(duì)于焊接機(jī)器人而言，焊接質(zhì)量非常重要，而焊接質(zhì)量主要受機(jī)械手定位精度和焊接工藝參數(shù)等方面的影響。本文重點(diǎn)就焊接機(jī)器人定位精度和焊接工藝參這兩方面的內(nèi)容進(jìn)行展開，詳細(xì)介紹ANSYS的相關(guān)仿真應(yīng)用案例以及具體的仿真流程方法。
2、課程時(shí)間
4月27日（15:00-16:30）
3、適用人群
機(jī)器人、自動(dòng)化設(shè)備、工裝夾具、焊接工藝等相關(guān)技術(shù)人員。
4、講師介紹
陳 猛（Ansys資深結(jié)構(gòu)工程師、陽普科技金牌講師）
碩士畢業(yè)于廣東工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院。擁有8年CAE仿真工作經(jīng)驗(yàn)，負(fù)責(zé)并參入了多項(xiàng)國基項(xiàng)目和工程項(xiàng)目，如超聲波振動(dòng)系統(tǒng)的研究，硬脆性材料加工過程裂紋擴(kuò)展的研究，電梯轎架靜動(dòng)載解析問題，新能源電池包結(jié)構(gòu)強(qiáng)度問題，壓縮機(jī)配管系統(tǒng)振動(dòng)噪聲問題等。目前在陽普科技擔(dān)任ANSYS結(jié)構(gòu)工程師一職，負(fù)責(zé)ANSYS結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的售前/售后技術(shù)支持以及仿真項(xiàng)目咨詢工作，擁有較為豐富的仿真培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)和工程項(xiàng)目仿真經(jīng)驗(yàn)。
展開 激光焊接具有功率密度高、熱影響區(qū)和熱變形小、焊縫深寬比大、焊接質(zhì)量高等許多優(yōu)點(diǎn)，此外，激光焊接還具有加工區(qū)域細(xì)小、能量密度高、熱源易控制、熱影響區(qū)窄等特點(diǎn)。因此，激光焊接是鋼/鋁異種金屬的理想焊接方法。
利用Ansys Workbench仿真平臺(tái)可直接對(duì)焊接過程進(jìn)行熱固耦合數(shù)值求解，進(jìn)而得到給定工藝參數(shù)條件下的溫度場和應(yīng)力場分布。示意簡單模型如下：
幾何模型
仿真過程中，對(duì)于模型三個(gè)部件，采用掃描方法劃分六面體網(wǎng)格，板材厚度方向上，定義三層網(wǎng)格以捕捉彎曲變形效果；材料選用普通結(jié)構(gòu)鋼。
網(wǎng)格模型
1.激光焊過程瞬態(tài)熱分析
為了仿真激光焊接過程產(chǎn)生的熱場分布，必須建立精確地?zé)嵩础?duì)于這種移動(dòng)熱源施加問題，可以借助ANSYS軟件的ACT工具“Moving_Heat_Flux”實(shí)現(xiàn)高斯熱源載荷設(shè)置：移動(dòng)熱流率或移動(dòng)熱能量兩種方式。
移動(dòng)熱流率源載荷：
熱動(dòng)熱能量源載荷：
本案例中，采用移動(dòng)熱流率載荷，熱源移動(dòng)速度為5 mm/s，從初始時(shí)刻起，作用總時(shí)間44 s，激光能流量強(qiáng)度為7.5 w/mm2，作用區(qū)域半徑5 mm。結(jié)構(gòu)外表面設(shè)置對(duì)流換熱條件，環(huán)境溫度22度。
展開 今天的案例，是一個(gè)用Simufact.welding完成的焊接仿真的例子，是汽車零部件的某一段，如下圖所示：
模型的設(shè)置如下圖所示，總共四條焊縫，頂蓋與上下片之間的圓形焊縫，分成了兩個(gè)半圓，分別從一段焊至半圓的另一端，然后再將上片與下片的兩側(cè)連接處進(jìn)行焊接。
值得一提的是，該模型的網(wǎng)格細(xì)節(jié)。在三部分（頂蓋，上片和下片）接觸處的網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)都是自由劃分的，在Hypermesh中完成該網(wǎng)格的劃分只需要幾個(gè)簡單的步驟。導(dǎo)入之后，設(shè)置一個(gè)網(wǎng)格尺寸，就可以進(jìn)行thin solid的總體六面體網(wǎng)格自動(dòng)劃分，五分鐘內(nèi)完成。最后分別導(dǎo)出成網(wǎng)格文件，導(dǎo)入進(jìn)Simufact.welding中。而對(duì)于四條焊縫的網(wǎng)格，則是在Simufact.welding中自動(dòng)生成的。
眾所周知，網(wǎng)格對(duì)于有限元計(jì)算是至關(guān)重要的，不僅關(guān)系到結(jié)果的精確度，更直接的會(huì)導(dǎo)致計(jì)算是否收斂，能否正常結(jié)束的問題。所以，在焊接計(jì)算中，往往前處理劃分網(wǎng)格、焊接的設(shè)置及夾具的添加等等會(huì)占用很多時(shí)間。而Simufact.welding軟件的兩個(gè)優(yōu)勢，一個(gè)是網(wǎng)格不需要節(jié)點(diǎn)匹配，另一個(gè)是焊接網(wǎng)格的自動(dòng)生成，能夠極大地提高前處理所占用的時(shí)間，具有很明顯的應(yīng)用價(jià)值。
在完成所有的前處理工作后，如下圖所示，這里我就不重復(fù)軟件操作的過程了，大家對(duì)軟件操作有疑問的可以參考我發(fā)的另一個(gè)關(guān)于基礎(chǔ)操作教程的帖子。
在計(jì)算中，開啟網(wǎng)格自動(dòng)的細(xì)化和粗化。
在Intel Core i7處理器上采用兩個(gè)核并行計(jì)算，計(jì)算總時(shí)間為1h20min（設(shè)置好之后提交電腦進(jìn)行計(jì)算，然后看一集電視劇的功夫就可以回來看結(jié)果啦~ ）。如下圖的溫度和變形的結(jié)果：
變形的結(jié)果中，顯示了夾具的作用力的方向。及焊接完成后，有一段的自由冷卻時(shí)間，將夾具等邊界條件進(jìn)行卸載，查看自由狀態(tài)下的變形情況。
展開 
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焊接ansys仿真的最新內(nèi)容
從智能手機(jī)的熱交互、緊湊外殼內(nèi)的高功率電路板散熱，到極端天氣下的工業(yè)設(shè)備耐候性等復(fù)雜現(xiàn)實(shí)場景，通過熱仿真技術(shù)，工程師能夠精準(zhǔn)預(yù)測設(shè)計(jì)在不同溫度場景下的行為，深刻理解熱能如何影響產(chǎn)品的效率、可靠性與安全性，從而在研發(fā)早期快速調(diào)整設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的最佳性能表現(xiàn)。
Ansys應(yīng)用類系列網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)——熱仿真系列專題已上線，將重點(diǎn)介紹 Ansys 多款求解器矩陣在電子散熱、電熱耦合及復(fù)雜熱管理問題中的實(shí)際應(yīng)用
<p><img src="https://img.jishulink.com/202605/imgs/5e1e1e2be4c642fab32c219dc0e0bfde"></p><p><strong>時(shí)間：</strong>2026年5月19日（周二），13:30-18:00</p><p><strong>地點(diǎn)：</strong>武漢</p><p><strong>費(fèi)用：</strong>免費(fèi)（報(bào)名需審核
<p>Ansys 持續(xù)幫助工程師更高效地解決復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與可靠性挑戰(zhàn)，加速產(chǎn)品創(chuàng)新與研發(fā)迭代。在2026 R1 新版本中，結(jié)構(gòu)系列產(chǎn)品在效率、精度與工程可信度方面進(jìn)一步增強(qiáng)：Mechanical 帶來更高效的網(wǎng)格變形與 GPU 感知資源預(yù)測能力，LS-DYNA 強(qiáng)化電池?zé)岱抡媾c多物理場分析，Motion 提升系統(tǒng)級(jí)動(dòng)力學(xué)性能，而 Sherlock、Forming 等工具也在電子可靠性與成形分析領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全面升級(jí)
概述
液壓千斤頂利用液壓動(dòng)力，以遠(yuǎn)高于輸入力的力來舉升重物。本仿真使用流體靜壓單元對(duì)液壓千斤頂進(jìn)行建模，并闡述體積模量的概念。實(shí)際應(yīng)用中，液壓千斤頂通常使用油作為液體，油的高體積模量使得加載過程中液體體積幾乎保持不變。
目標(biāo)
理解體積模量的影響
熟悉流體靜壓單元的使用
步驟
1. 打開 Ansys Workbench，創(chuàng)建一個(gè)"靜力結(jié)構(gòu)"分析。檢查單位設(shè)置。
5月19日16:00，Ansys官方『揭秘電弧仿真：Ansys最新技術(shù)與應(yīng)用案例』研討會(huì)將基于Fluent、Maxwell講解電弧仿真多物理場聯(lián)合分析，建立從原理方法到工程案例的完整實(shí)踐流程。感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時(shí)間：5月19日（星期二），16:00-17:00
內(nèi)容簡介：
隨著電力設(shè)備向高容量、高可靠性發(fā)展，電弧仿真已成為設(shè)計(jì)與驗(yàn)證階段的關(guān)鍵技術(shù)之一。本次線上研討會(huì)將聚焦
概述
流固耦合問題在工程應(yīng)用中十分常見。其中一種情況是流體（或氣體）被封閉在固體內(nèi)部，并承受各種載荷，例如輪胎、氣墊鞋和流體容器。靜水壓流體單元非常適合此類應(yīng)用。本文介紹了對(duì)囊狀氣墊鞋的仿真模擬。鞋內(nèi)空氣遵循理想氣體定律。這些靜水壓流體單元通過 ANSYS Mechanical 中的命令流進(jìn)行定義。
目標(biāo)
理解靜水壓流體單元建模的工作流程
熟悉理想氣體定律以及相應(yīng)的流體體積與壓力之間的關(guān)系
樹脂轉(zhuǎn)注成型（Resin Transfer Molding，RTM）是一種先進(jìn)的復(fù)合材料成型制程，通常透過將纖維布含浸樹脂來生產(chǎn)高性能復(fù)合材料零件。RTM能夠生產(chǎn)具備高質(zhì)量、復(fù)雜幾何形狀，以及尺寸精度、機(jī)械性能良好且一致的零部件。
Moldex3D RTM可以讓使用者在Studio上依照現(xiàn)場纖維布之鋪排來進(jìn)行立體網(wǎng)格設(shè)計(jì)，也能從外部前處理軟件如Rhino、Hypermesh等輸入。Studio
今日16:00，Ansys官方『Ansys高校系列專題：方程式賽車的智能化仿真設(shè)計(jì)』研討會(huì)研討會(huì)將基于Mechanical、Fluent、Discovery講解賽車結(jié)構(gòu)與熱流體核心仿真，建立從概念驗(yàn)證到詳細(xì)分析的完整研發(fā)流程。感興趣的下滑預(yù)約學(xué)習(xí)??
時(shí)間：5月13日（星期三），16:00-17:00
內(nèi)容簡介：
1、基于Ansys Mechanical、Fluent、Discovery
從 PCB 到 Sign-off，端到端全自動(dòng) DDR 驗(yàn)證平臺(tái)。以流程自動(dòng)化為核心，大幅加速仿真設(shè)置、規(guī)避常見錯(cuò)誤、高效調(diào)度仿真任務(wù)，并輸出全面且高價(jià)值的仿真結(jié)果。
信號(hào)完整性（SI）對(duì)于高速電子設(shè)計(jì)十分關(guān)鍵，可確保高速數(shù)據(jù)和雙倍數(shù)據(jù)速率（DDR）存儲(chǔ)器接口實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確可靠的傳輸。隨著人工智能、高性能計(jì)算、云服務(wù)器與智能終端持續(xù)發(fā)展，DDR內(nèi)存接口正朝著更高速率、更高帶寬和更嚴(yán)苛可靠性的方向發(fā)展
依托統(tǒng)一的設(shè)計(jì)平臺(tái)，Ansys 電磁解決方案以高保真的仿真能力幫助企業(yè)降低測試成本，并實(shí)現(xiàn)從組件到系統(tǒng)級(jí)的整體優(yōu)化，加速先進(jìn)電子產(chǎn)品創(chuàng)新。在2026 R1 新版本中多項(xiàng)功能升級(jí)：全新 PI 求解器、更強(qiáng)大的HFSS/Q3D/SIwave 工作流與網(wǎng)格能力，以及 Maxwell、Motor-CAD、Icepak 在效率、精度與系統(tǒng)級(jí)分析上的全面增強(qiáng)。
Ansys應(yīng)用類系列網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)——電磁仿真系列專題也已上線
