焊接模擬仿真ansys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。首先，采用合理的焊接工藝及措施，對石油鉆機自動化設備中的支撐臂進行焊接。其次，以設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果。最后，對比實際生產測量值與軟件仿真計算結果，驗證使用InteWeld進行焊接模擬仿真所獲結果的準確性，為后續該項技術的推廣提供依據。
關鍵詞：支撐臂;焊接仿真;網格劃分;焊接變形;
0 引言
焊接技術是目前應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]。隨著時代的發展，工程師們逐漸意識到焊接質量的好壞關乎鋼結構產品制造的成敗[2]。如何高效地提升焊接質量是工藝工程師們追求解決的核心。
而現階段，隨著計算機技術的發展，焊接模擬仿真技術應運而生，它的發展對生產制造具有十分重要的意義[3]。焊接三維仿真技術在我公司有廣泛的應用空間，隨著我公司各類新產品的增加，對結構件焊接的應力、變形、強度提出更高的要求。目前，已經多次遇到相關問題，按照以往的工藝設計經驗生產效率低下，因此需要采用先進的分析軟件加強工藝設計手段，縮短產品的研發制造周期[4]。
本文選取石油鉆機自動化設備中的支撐臂進行焊接和模擬仿真對比分析。由于其結構特點為長桿型，焊接時熱量集中，結構具有一定的拘束度，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、有限元網格劃分，并利用軟件InteWeld進行焊接模擬仿真。將仿真計算結果與實際焊接變形量進行對比，驗證仿真結果的可靠性，可為后續使用此項技術研究焊接變形提供重要的依據和可靠的數據支撐。
1 支撐臂的焊接
以石油鉆機自動化設備中的支撐臂作為焊接生產實例。支撐臂是典型的長桿結構，其三維模型如圖1所示。
展開 ANSYS的生死單元模擬焊接過程
ANSYS的生死單元模擬焊接過程
1 概述
焊接模擬計算在CAE仿真是比較大的一塊內容，也是比較復雜的一個過程，幾個比較關鍵的問題是熱源函數的描述、單元的融覆、熱源的移動等等，通過單純的GUI操作，無論使ANSYS還是Abaqus都不大可能完成這個過程，通常需要借助軟件的內置語言。
本次主要介紹單元生死的應用，單元生死主要用于單元缺失的場合，比如凝固溶解過程，斷裂過程，焊接過程等等，這些過程都是非線性或者時間歷程過程，計算需要很多子步和迭代，為了在此過程中避免一遍一遍修改單元，便引入生死單元的概念，通俗的講就是通過一些方法讓單元失效，具體的改變是單元的彈性模量的改變，當單元死時，修改其彈性模量為非常小的值，讓其在求解過程中不起作用。
詳細地說，激活單元死這個狀態時，ANSYS程序將單元剛度矩陣乘以很小的因子，程序默認值為1E-6，死單元的單元載荷為0，從而不對載荷向量生效，同樣的，死單元的質量、阻尼、比熱等等參數也設置為0，單元的應力應變也因此為0。
2 前處理
前處理包括單元定義、材料定義和建模，單元定義是需要注意單元屬性，此次定義13號二維耦合單元，具有溫度和位移自由度。
材料屬性包括結構參數和熱參數，具體包含彈性模量，泊松比，屈服強度，塑性屬性，材料密度，熱膨脹系數，熱傳導系數，比熱容。焊接時溫度較高，定義材料通常需要定義多個溫度下的值。
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鋼結構焊接的Ansys數值模擬
摘 要：鋼結構主要的連接方法為焊接連接。準確的焊接模擬對節點承載力、焊接變形等分析具有重要的意義。利用Ansys軟件可以實現焊接的數值模擬。把焊接模擬的溫度場、焊接溫度動態變化過程等數值模擬結果與前人試驗結果進行對比，結果表明，采用Ansys軟件進行三維實體建模、并結合生死單元技術模擬焊接過程，求解溫度場與應力應變場，其結果與實際焊接情況具有高度的一致性，溫度場與雷卡林試驗溫度場吻合較好；焊縫附近各點的溫度變化與橫截面上的殘余應力結果，與實際焊接情況相符。此結論為Ansys軟件進行工程結構的焊接模擬的可靠性分析提供了實用的參考價值。
關鍵詞：鋼結構；Ansys數值模擬 ；焊接溫度場；殘余應力
引言
眾所周知，鋼結構的主要連接方法為焊接連接、螺栓連接和鉚釘連接，其中焊接連接是最為常見的、應用最多的連接方法之一[1]。在眾多的焊接方法當中，電弧焊由于設備輕便、搬運靈活、適合于鋼結構的施工作業等特點，成為主要的焊接方法。電弧焊就是在鋼構件連接處，借助電弧放電所產生的高溫，將置于焊縫部位的焊條或焊絲金屬熔化，同時將工件的表面熔化，形成焊接熔池，將兩塊分離的金屬熔合在一起，從而獲得牢固接頭的焊接方法。
焊接過程中，熔池內形成高溫液態金屬，熔池外部熱影響區和母材區域固體傳熱，導致焊接前后溫度的劇烈變化，從而在焊接結構內部產生殘余應力和殘余應變，外部產生殘余變形[2]。在某種程度上，殘余應力會影響到結構的承載能力，殘余變形會導致鋼結構施工安裝困難，殘余應變在使用過程中的釋放會影響到結構后期的正常使用。所以研究鋼結構焊接過程具有很大的實際意義。
計算機技術的飛速發展推動了數值模擬在結構焊接中的應用[3]。焊接數值分析軟件也日趨增多，其中Ansys由于功能強大、計算結果可靠、操作簡便等特點，成為目前土木工程領域常用的有限元軟件之一。
展開 
ANSYS生死單元之焊接過程模擬
采用瞬態分析的方法，一開始把坡口處單元全部殺死，隨著焊接的進行，依次激活單元，施加焊料溫度。焊接完畢之后逐漸冷卻。模型中采用plane13單元，plane13單元具有2維結構場、熱、電、磁以及壓電等分析功能。下面依次是其模型圖與劃分單元的結果圖。
這是焊接完畢之后應力分布云圖
非常感謝特約撰稿專家：張招工程師的投稿
作者微信公眾號：CAE仿真設計。歡迎關注，咨詢，交流與合作。
網絡課 | ANSYS焊接機器人仿真相關案例分享
6、課程收獲
●了解焊接機器人可進行有限元模擬仿真的分析工況，以及具體使用哪些分析模塊來進行相應的工況模擬；
●基本掌握機器人整機和工裝夾具靜態受力變形分析、振動分析以及多體機構運動仿真分析流程；
●熟悉激光焊熱應力/熱變形和攪拌摩擦焊仿真分析流程。
基于Ansys的鋼箱梁焊接有限元模擬
而鋼箱梁一般是由工廠預制加工的，加工過程中必然會有鋼板間的接縫需要進行焊接，使兩塊獨立的鋼板焊接成一個整體。在鋼箱梁的鋼板焊縫焊接過程中，移動的焊頭會在瞬間產生高度集中的熱量輸入，熱量的快速集中輸入會導致鋼板溫度的驟升與驟降。鋼屬于一種溫度敏感型的材料，受熱升溫時其體積會膨脹，降溫時體積會收縮，體積的變化會導致結構內部應力分布的變化，鋼箱梁結構的安全性也可能受到影響。所以若想了解鋼箱梁焊接時的應力分布變化，保證鋼箱梁結構的安全性與穩定性，有必要對焊接溫度場的定量分析、預測、模擬。傳統的焊接溫度場和應力預測依賴于試驗和統計基礎上的經驗曲線或經驗公式，但是在航天、機械、土木等行業，焊接試驗的成本巨大，當試驗的工況較多或者試驗失敗時，會導致經濟上的巨大損失。故本章運用大型商業有限元軟件ANSYS經典界面進行數值模擬，在研究過程中利用了ANSYS內置的腳本語言APDL進行建模，分析鋼板焊接過程的溫度場。
1 鋼板幾何模型建立
為了簡化鋼箱梁的形狀，節約數值模擬與實驗的成本，本章將鋼箱梁結構簡化為一個長為0.2m、寬為0.15m、厚度為0.03m的塊狀幾何模型，ANSYS中的幾何模型效果如下圖所示。
在上圖的模型中，筆者標明了坐標系系統，在本章此后的位置信息的描述中，均采用此坐標系系統。
2 移動焊接熱源的施加
在鋼板焊接過程中，焊點熱源作用在鋼板上有一定面積，在該面積上的熱量分布不是均勻的，中心點附近的熱量較高，周圍的熱量較低。對于該種焊接熱源的不均勻分布，現今很多學者將該熱源的分布形式簡化為高斯積分函數，本章參考前人的研究，采用高斯熱源分布函數。
熱源函數的三維函數圖像如下圖所示（假設qm=1 J·s /m2，R=1m）。
展開 ANSYS Mechanical在焊接仿真中的應用
ANSYS Mechanical在焊接仿真中的應用
王建
[ 摘 要 ] 焊接作為一個牽涉到電弧物理、傳熱、冶金和力學等各學科的復雜過程，其涉及到的傳熱過程、金屬的融化和凝固、冷卻時的相變、焊接應力和變形等是企業制造部門和設計人員關心的重點問題，采用傳統的經驗方式對于厚鋼板的焊接等特殊工藝無法進行合理的工藝設計，因此本文針對焊接數值模擬的基本理論進行了闡述，同時對于焊接仿真與ANSYS軟件的結合提出了建議，并結合實際情況詳細介紹了ANSYS軟件進行焊接仿真的具體應用技巧，通過采用仿真方式進行模擬，對傳熱過程、焊后應力場進行模擬，用來幫助確定焊接時結構和材料的最佳設計、工藝方法和焊接參數等。
[ 關鍵詞 ] 熱源模型 熱彈塑性有限元法 生死單元 ANSYS
1 前言
焊接作為現代制造業必不可少的工藝，在材料加工領域一直占有重要地位。焊接是一個涉及到電弧物理、傳熱、冶金和力學等各學科的復雜過程，其涉及到的傳熱過程、金屬的融化和凝固、冷卻時的相變、焊接應力和變形等是企業制造部門和設計人員關心的重點問題。焊接過程中產生的焊接應力和變形，不僅影響焊接結構的制造過程，而且還影響焊接結構的使用性能。這些缺陷的產生主要是焊接時不合理的熱過程引起的。由于高能量的集中的瞬時熱輸入，在焊接過程中和焊后將產生相當大的殘余應力和變形，影響結構的加工精度和尺寸的穩定性。因此對于焊接溫度場合應力場的定量分析、預測有重要意義。
傳統的焊接溫度場和應力測試依賴于設計人員的經驗或基于統計基礎的半經驗公式，但此類方法帶有明顯的局限性，對于新工藝無法做到前瞻性的預測，從而導致實驗成本急劇增加，因此針對焊接采用數值模擬的方式體現出了巨大優勢。
ANSYS作為世界知名的通用結構分析軟件，提供了完整的分析功能，完備的材料本構關系，為焊接仿真提供了技術保障。
展開 請問誰有ANSYS fluent教程-傳熱分析及焊接熔池模擬的視頻教程呀
請問誰有基于FLUENT的GMAW熔池模擬的視頻教程呀？小弟剛剛接觸Fluent，望大神求帶。
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
內部的效果如圖所示
本實例可以應用于焊接模擬，查看溫度變形情況，和溫度產生的應力分布情況，
具體思路如下
1.在workbench中鏈接瞬態溫度和瞬態結構分析，如圖所示
2.將溫度結果讀取到結構分析模塊，讀取每一步的溫度分布到每一步的結構時間步，如圖所示
3.設置結構分析的時間步和溫度分析的設置步要一致，如圖所示
4.設置結構分析的邊界條件，進行求解，查看結果即可
本次分析采用拐角焊接模型來模擬，溫度結果如圖所示
讀取每一步的溫度結果，進行結構分析結果如圖所示，結果出現抖動現象，主要原因是由于網格劃分稀疏和步長過大的原因，請根據情況自行加密
另外可以生產，熱源設置不同的結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置分析的熱源移動方向，不同的結果如圖所示
（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 ANSYS Workbench在焊接仿真中應用技術分類
ANSYS Workbench在焊接仿真中應用技術分類
作者：大龍貓 微信公眾號：CAE_ANSYS
焊接仿真主要考察的是移動的一個熱源，隨著時間在空間而不斷的移動，熱量加載到物體的表面來模擬焊接，結果查看的是隨時間變化的溫度，進一步查看的是由溫度產生的應力，更進一步查看溫度產生的殘余應力。 焊接仿真在實際使用中越來越多的得到了應用，一般關注的為焊接的溫度和殘余應力或者變形。根據目前關于焊接類型的仿真分析，結合個人經驗，總結了以下幾點分析類型和要點，包括不同類型的分析和部分路徑相關的分析。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用，而其他熱源主要是模擬函數的不同所致，查找不同函數來替換即可。
1. 高斯移動熱源直接加載到焊接位置表面
這種方法是直接加載一個移動的熱源，添加到平板，主要適用于平板大，焊料少，焊料的存在與否對整體溫度影響不大，熱源加載到平板的表面
具體結果如下圖所示，添加溫度結果可以查看需要的結果。
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ESI集團焊接模擬仿真軟件SYSWELD 2019版本更新介紹！三大應用場景全力更新！
ESI集團焊接模擬仿真軟件SYSWELD2019針對用戶三大應用場景（模擬汽車車身冷、熱鏈接；熱處理模擬仿真；針對大型部件的焊接變形控制）進行更新，為您帶來更加強大的功能。
SYSWELD 2019—Assembly for Distortion Control for Car Body Mannufacturing
得益于三年來汽車行業對車身冷熱連接的更多需求，所以ESI集團在焊接模擬仿真中投入了更多的研發精力。現SYSWELD 2019能夠在進行車身制造的快速變形仿真分析時建立完整的沖壓-焊接-裝配鏈式仿真方案。設計工程師現在可以在考慮到連續裝配過程中的機械載荷效應和焊接引起的熱效應的情況下，來控制冷熱連接部件的尺寸偏差。通過這種方式，工程師可以在其物理樣機制造出來之前，通過仿真模擬制造、組裝和測試具有真實物理性能的虛擬樣機。因此，汽車制造商及其供應商可以降低制造、試制和工藝驗證產生的成本。
Virtual Assembly為您提供以下的Advisor&Manager指導用戶在車身制造及變形分析時管理、啟動模擬。
Pre-Positioning advisor（預定位向導）
整個操作流程簡單易用，允許用戶在沖壓后導入變形網格，映射沖壓的關鍵數據結果，如塑性應變，應力和厚度變化（如果有的話），并創建不同的用于構建參考點系統（RPS）的工具，例如限位器，定位銷和約束，并通過它們定位部件。 完整的操作流程被分為數個不同的步驟，用戶可以高效地在指導下用最少的操作完成設置。
展開 『原創』關于模擬焊接領域--ANSYS與ABAQUS誰更準確通用
以前用ANSYS模擬焊接
最近很多焊接同行用起了ABAQUS
想和大家討論一哈
哪個用來作焊接 更好一些...
干貨 | ANSYS激光焊接過程熱應力仿真應用
激光焊接具有功率密度高、熱影響區和熱變形小、焊縫深寬比大、焊接質量高等許多優點，此外，激光焊接還具有加工區域細小、能量密度高、熱源易控制、熱影響區窄等特點。因此，激光焊接是鋼/鋁異種金屬的理想焊接方法。
利用Ansys Workbench仿真平臺可直接對焊接過程進行熱固耦合數值求解，進而得到給定工藝參數條件下的溫度場和應力場分布。示意簡單模型如下：
幾何模型
仿真過程中，對于模型三個部件，采用掃描方法劃分六面體網格，板材厚度方向上，定義三層網格以捕捉彎曲變形效果；材料選用普通結構鋼。
網格模型
1.激光焊過程瞬態熱分析
為了仿真激光焊接過程產生的熱場分布，必須建立精確地熱源。對于這種移動熱源施加問題，可以借助ANSYS軟件的ACT工具“Moving_Heat_Flux”實現高斯熱源載荷設置：移動熱流率或移動熱能量兩種方式。
移動熱流率源載荷：
熱動熱能量源載荷：
本案例中，采用移動熱流率載荷，熱源移動速度為5 mm/s，從初始時刻起，作用總時間44 s，激光能流量強度為7.5 w/mm2，作用區域半徑5 mm。結構外表面設置對流換熱條件，環境溫度22度。
展開 Ansys Mechaniacal | 囊狀氣墊鞋仿真模擬
未使用靜水壓流體單元時的總變形云圖
總結
本仿真展示了如何在 Mechanical 中使用命令行創建靜水壓流體單元，以模擬囊狀氣墊鞋內部的空氣。相同的概念也可用于不可壓縮流體以及不遵循理想氣體定律的氣體。
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