ansys模擬鋼板焊接的案例
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
利用OUTPR命令輸出分析結果，提取最后一步的焊接殘余應力結果，其中橫截面處的結果如圖7(b)所示，可以看到殘余應力在橫截面上隨位置不同而變化，由于鋼板周邊沒有約束，故截面處拉壓殘余應力自相平衡。
圖7(c)為四邊自由的鋼板對接焊接[11]，其橫截面處的殘余應力分布形式與圖7(b)對比可見，數值模擬的橫截面處殘余應力分析結果與實際殘余應力分布圖形形態大致相同。由于焊接過程中的溫度變化，使鋼板發生了不均勻的收縮膨脹，所以在焊縫附近產生收縮變形，遠離焊縫處產生了拉伸變形，由于沒有外在的約束作用，故其拉壓應力相互平衡，該數值模擬正確地反映了這一特點。
3 結論
焊接過程是非常復雜的，影響因素很多，現有的理論還無法準確地描述。截止到目前，數值模擬是一種較好的研究焊接溫度場、焊縫應力和焊接變形的方法。根據本文研究，可得如下結論：
(1) 利用數值模擬方法確定焊接變形和應力，其前提是有準確的溫度場；Ansys數值模擬的溫度場與雷卡林試驗溫度場吻合較好，表明焊接數值模擬獲得的溫度場較為準確。
(2) 焊縫附近各點的溫度變化與實際焊接情況相符，表明Ansys能夠很好地模擬焊接整個動態過程。
(3) 焊接結構施加溫度荷載以后，可以實現殘余應力的模擬，由鋼板橫截面上的殘余應力結果看出，與實際焊接情況相符。
由此可見，工程結構中的焊接過程，可以通過Ansys軟件進行分析計算，焊接模擬的準確度滿足建筑結構的要求，可以用來解決結構焊接的實際問題。正確的殘余應力模擬，對于分析焊接結構的安全性、焊接變形和焊接以后承受荷載的二次變形等具有重要的意義。當然對于比較重要的大型結構最好再進行物理模型試驗，以驗證結果的可靠性。
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展開 ANSYS生死單元之焊接過程模擬
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，單元的生死應用技術廣泛的存在于ansys仿真分析中，是一項應用非常廣泛的技術。
單元的生死并不是ansys程序將殺死單元對應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，或者傳導矩陣（對應于不同的分析），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，單元載荷等恢復其原始的數值，重新激活的單元也沒有應變記錄，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，單元生死狀態可以根據ansys的計算結果決定。如在斷裂分析中，我們需要將應力值大于材料屈服強度的單元殺死，可以利用Etable選擇相應的單元進行殺死，繼而返回到求解器進行求解，如果如此循環，則可觀察到裂紋的生長過程。
可以在大多數靜態和非線性瞬態分析中使用單元生死，其基本分析與相應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，查看結果。
現通過ansys焊接過程，講解生死單元的應用。
兩個平板進行對接，采用V型坡口。在焊接的過程中，焊料不斷加入坡口，進行焊接。平板溫度采用20℃，焊料溫度采用1500℃。
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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 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。
『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...
