ansys 焊縫約束
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys 焊縫約束的視頻教程
ANSYS-WorkBench基礎(chǔ)教程 基于子模型的三通管焊縫處結(jié)構(gòu)優(yōu)化
本課程以石化/水利行業(yè)常見(jiàn)的三通管為例，首先以殼單元對(duì)三通管進(jìn)行分析，通過(guò)構(gòu)建子模型（Shell-Solid）的方式，針對(duì)三通管焊縫處，建立細(xì)致的三維模型，解決焊縫處存在的奇異性問(wèn)題，對(duì)三通管焊縫處進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
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Workbench零件約束模態(tài)分析——AnsysWorkbench模態(tài)分析
后續(xù)誒藍(lán)科技還會(huì)陸續(xù)上傳AnsysWorkbench模態(tài)分析的課程。包括單零件體、裝配體等，包括自由模態(tài)、約束模態(tài)、有預(yù)應(yīng)力的模態(tài)分析等，進(jìn)行詳細(xì)的講解。歡迎大家持續(xù)關(guān)注。 視頻中所用到的所有源文件下載地址 鏈接：https://pan.baidu.com/s/1miaLrmC 密碼：1hfg
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ansys 焊縫約束的實(shí)例教程
引言：ANSYS nCode DesigenLife具有強(qiáng)大的焊縫疲勞分析能力，由于分析過(guò)程的復(fù)雜性， ANSYS Workbench工作平臺(tái)預(yù)定義7類nCode DesignLife疲勞分析模塊并不包括對(duì)于焊縫疲勞的相關(guān)分析，需要間接完成。
ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析能夠?qū)Ρ”诮Y(jié)構(gòu)進(jìn)行，同時(shí)也能夠基于非薄壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)體焊縫疲勞模擬，如圖1所示。
實(shí)體焊縫疲勞分析，基于結(jié)構(gòu)應(yīng)力法，對(duì)于實(shí)體網(wǎng)格建立的焊縫分析具有相當(dāng)?shù)钠者m性，相對(duì)于熱點(diǎn)應(yīng)力法，無(wú)需對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行強(qiáng)制控制。
限于篇幅，本文僅對(duì)實(shí)體焊縫疲勞分析一般流程進(jìn)行概述。
① 基于“DesignLife theory”對(duì)實(shí)體焊縫疲勞分析方法進(jìn)行概述；
② 基于ANSYS Mechanical創(chuàng)建有限元求解；
③ 基于nCode Weldline創(chuàng)建實(shí)體焊縫信息；
④ 基于ANSYS nCode DesignLife進(jìn)行實(shí)體焊縫疲勞求解引擎求解。
圖1
一、實(shí)體焊縫模型創(chuàng)建準(zhǔn)則
1、ANSYS nCode DesignLife實(shí)體焊縫分析方法
ANSYS nCode DesignLife實(shí)體焊縫分析理論中對(duì)于實(shí)體焊縫評(píng)估采用結(jié)構(gòu)應(yīng)力法，與熱點(diǎn)應(yīng)力法（距離焊趾表面一定距離的兩點(diǎn)或三點(diǎn)，進(jìn)行線性或二次插值計(jì)算來(lái)確定焊趾處的熱點(diǎn)應(yīng)力值，如圖2所示）相比較，結(jié)構(gòu)應(yīng)力法對(duì)于網(wǎng)格無(wú)需特殊考慮，對(duì)網(wǎng)格敏感程度相對(duì)較低。
圖二
結(jié)構(gòu)應(yīng)力法滿足平衡條件并可以采用結(jié)構(gòu)力學(xué)的方法進(jìn)行計(jì)算，結(jié)構(gòu)應(yīng)力是膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力之和。結(jié)構(gòu)應(yīng)力法需要用戶自定義“Stress Classification Lines (SCL)”應(yīng)力等級(jí)線去確定膜應(yīng)力和彎曲應(yīng)力。
展開(kāi) 作者 | 付穌昇 安世中德結(jié)構(gòu)仿真咨詢專家
首發(fā) | 仿真秀（ID:fangzhenxiu2018）
引言：ANSYS nCode DesigenLife具有強(qiáng)大的焊縫疲勞分析能力，由于分析過(guò)程的復(fù)雜性， ANSYS Workbench工作平臺(tái)預(yù)定義7類nCode DesignLife疲勞分析模塊并不包括對(duì)于焊縫疲勞的相關(guān)分析，需要間接完成。
ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析能夠?qū)Ρ”诮Y(jié)構(gòu)進(jìn)行，同時(shí)也能夠基于非薄壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)體焊縫疲勞模擬，如圖1所示。
實(shí)體焊縫疲勞分析，基于結(jié)構(gòu)應(yīng)力法，對(duì)于實(shí)體網(wǎng)格建立的焊縫分析具有相當(dāng)?shù)钠者m性，相對(duì)于熱點(diǎn)應(yīng)力法，無(wú)需對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行強(qiáng)制控制。
限于篇幅，本文僅對(duì)實(shí)體焊縫疲勞分析一般流程進(jìn)行概述。
① 基于“DesignLife theory”對(duì)實(shí)體焊縫疲勞分析方法進(jìn)行概述；
② 基于ANSYS Mechanical創(chuàng)建有限元求解；
③ 基于nCode Weldline創(chuàng)建實(shí)體焊縫信息；
④ 基于ANSYS nCode DesignLife進(jìn)行實(shí)體焊縫疲勞求解引擎求解。
圖1
一、實(shí)體焊縫模型創(chuàng)建準(zhǔn)則
1、ANSYS nCode DesignLife實(shí)體焊縫分析方法
ANSYS nCode DesignLife實(shí)體焊縫分析理論中對(duì)于實(shí)體焊縫評(píng)估采用結(jié)構(gòu)應(yīng)力法，與熱點(diǎn)應(yīng)力法（距離焊趾表面一定距離的兩點(diǎn)或三點(diǎn)，進(jìn)行線性或二次插值計(jì)算來(lái)確定焊趾處的熱點(diǎn)應(yīng)力值，如圖2所示）相比較，結(jié)構(gòu)應(yīng)力法對(duì)于網(wǎng)格無(wú)需特殊考慮，對(duì)網(wǎng)格敏感程度相對(duì)較低。
展開(kāi) 內(nèi)容簡(jiǎn)介
首先，介紹焊縫疲勞行為特點(diǎn)；進(jìn)而，說(shuō)明焊縫疲勞分析的名義應(yīng)力法（如：BS7608）和結(jié)構(gòu)應(yīng)力法（如：Volvo (Shell單元)& ASME (Solid單元)基本原理，在Ansys系列軟件中的實(shí)現(xiàn)流程及案例；最后，介紹Ansys Mechanical 近年在處理焊縫建模的功能改進(jìn)以及在Mechanical UI下調(diào)用nCode DesignLife開(kāi)展焊縫疲勞分析的方法、流程及案例。
面向受眾
重型機(jī)械、風(fēng)電、汽車（零部件）、航空航天、造船、橋梁、電子信息、海洋鉆探及高層建筑等行業(yè)需要對(duì)焊縫結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度及疲勞分析的仿真工程師，相關(guān)科研人員及高校師生。
展開(kāi) 當(dāng)需要對(duì)焊喉部位進(jìn)行壽命評(píng)估計(jì)算時(shí)，Ncode將基于焊縫單元的兩個(gè)焊縫邊計(jì)算應(yīng)力值，然后平均到中心位置。網(wǎng)格力方法要求采用線性單元。
7. Ncode焊縫疲勞壽命評(píng)估算法評(píng)估了彎曲應(yīng)力對(duì)總應(yīng)力的貢獻(xiàn)度，根據(jù)占比大小取確定，焊縫為剛性或柔性，不同的彎曲力占比，需要采用不同的S-N材料曲線，軟件會(huì)根據(jù)彎曲應(yīng)力比重S-N曲線進(jìn)行自動(dòng)插值處理。
ANSYS Ncode Designlife焊縫疲勞仿真流程
ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析最初用于汽車行業(yè)薄板結(jié)構(gòu)(1-3 mm) 的焊接分析模擬，采用薄殼搭建有限元模型，相關(guān)工業(yè)應(yīng)用也都針對(duì)于此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行。ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析采用結(jié)構(gòu)應(yīng)力法進(jìn)行計(jì)算，具有好的網(wǎng)格不敏感性，目前該方法也適用于以實(shí)體建模的焊縫疲勞分析。
限于篇幅本文僅針對(duì)角焊縫（殼體）焊縫單元?jiǎng)?chuàng)建和計(jì)算的準(zhǔn)則基于ANSYS nCode Theory手冊(cè)進(jìn)行編寫(xiě)，關(guān)于搭接焊縫、激光焊等請(qǐng)參考相關(guān)文獻(xiàn)資料。
兩名筆者水平極為有限，錯(cuò)誤必然較多，另原稿成稿較早且截取原稿部分并非完整，某種程度未能緊跟相關(guān)技術(shù)發(fā)展，因此嚴(yán)禁直接應(yīng)用于企業(yè)項(xiàng)目的產(chǎn)品分析以免造成重大事故和傷害。另外本文建立的焊縫有限元模型不能作為評(píng)估焊縫極限強(qiáng)度的方法進(jìn)行使用。
一、殼體焊縫有限元建模通用原則
不同類型的焊縫形式具有不同的分析方式，需要根據(jù)焊縫種類進(jìn)行分組，每一個(gè)有限元輸入分組應(yīng)對(duì)應(yīng)疲勞引擎中對(duì)應(yīng)的有限元焊縫類型，并設(shè)置一個(gè)合理的參數(shù)數(shù)值。
對(duì)于以薄殼單元建立焊縫有限元建模具有一定的通用準(zhǔn)則：
① 網(wǎng)格應(yīng)以4節(jié)點(diǎn)四邊形單元為主，表達(dá)金屬薄板的中面。
② 以單排或雙排殼單元進(jìn)行焊縫建模表達(dá)。
③ 焊縫網(wǎng)格規(guī)整，尺寸以5mm為最好，規(guī)避三角形網(wǎng)格出現(xiàn)。
④ 疲勞分析焊縫單元需設(shè)置特殊焊接屬性。
⑤ 焊縫單元法向保證設(shè)置法向朝外。
⑥ 毗鄰焊縫的單元的非平均化節(jié)點(diǎn)應(yīng)力被提取作為焊趾和焊根疲勞計(jì)算評(píng)估使用，該應(yīng)力也可以是平均化的或在單元邊長(zhǎng)的中點(diǎn)處進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)在“ANSYS Group Properties”中設(shè)置“WeldLocation = MidElementEdge”進(jìn)行考慮。
展開(kāi) 
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ansys 焊縫約束的最新內(nèi)容
局部結(jié)構(gòu)耦合約束方法一般有三種，局部剛性方法（CERIG），節(jié)點(diǎn)耦合方法（CP），還有一個(gè)就是今天要重點(diǎn)講述的載荷傳導(dǎo)方法（RBE3）。這三種方法是有一些區(qū)別的，下面具體介紹一下。
一、局部剛性方法（CERIG）
局部剛性方法（CERIG）筆者之前的文章詳細(xì)介紹過(guò)，并給出了具體算例。此方法是將一個(gè)master節(jié)點(diǎn)和多個(gè)slave節(jié)點(diǎn)耦合成一個(gè)剛性區(qū)域。約束或載荷施加到master
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首先，介紹焊縫疲勞行為特點(diǎn)；進(jìn)而，說(shuō)明焊縫疲勞分析的名義應(yīng)力法（如：BS7608）和結(jié)構(gòu)應(yīng)力法（如：Volvo (Shell單元)& ASME (Solid單元)基本原理，在Ansys系列軟件中的實(shí)現(xiàn)流程及案例；最后，介紹Ansys
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MPC方法是指利用接觸單元和技術(shù)，由ANSYS根據(jù)接觸運(yùn)動(dòng)自動(dòng)建立約束方程。
采用MPC方法可以定義各種裝配接觸和運(yùn)動(dòng)約束。
采用MPC方法可以實(shí)現(xiàn)不連續(xù)且自由度不協(xié)調(diào)的網(wǎng)格之間的連接、不同單元類型之間的連接等目的。比如說(shuō)：實(shí)體-實(shí)體裝配；殼-殼裝配
固定支撐是在結(jié)構(gòu)有限元中，大家最常用的一種約束條件。如圖1所示給出了設(shè)置固定支撐操作的方法。
圖1 設(shè)置固定支撐操作方法
固定支撐約束，可以應(yīng)用在點(diǎn)，線和面特征上。固定支撐表示被約束為位置為剛性，但是在現(xiàn)實(shí)工程結(jié)構(gòu)中，根本不存在完全剛性的約束，因此固定支撐約束是一種理想約束。在實(shí)際計(jì)算中，用戶應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
ANSYS Ncode Designlife求解器中的焊縫疲勞壽命分析方法起源于沃爾沃汽車公司和查爾姆斯理工大學(xué)，該算法采用的是非常通用的應(yīng)力基疲勞壽命評(píng)估方法，特別適合于汽車零部件中1-3 mm厚度的薄鋼板件，對(duì)于更厚的實(shí)體結(jié)構(gòu)建模部件，也支持基于ASME鍋爐與壓力容器的規(guī)范的疲勞壽命計(jì)算。
這種方法基本上與標(biāo)準(zhǔn)的S-N方法相似，只是需要進(jìn)行一些特殊的考慮去處理焊縫
基于ANSYS子模型技術(shù)的焊縫結(jié)構(gòu)精細(xì)化計(jì)算
掌握ANSYS焊縫子模型分析技巧
●技術(shù)背景
焊縫（welded seam）利用焊接熱源的高溫，將焊條和接縫處的金屬熔化連接而成的縫。焊縫金屬冷卻后，即將兩個(gè)焊件連接成整體。根據(jù)焊縫金屬的形狀和焊件相互位置的不同，分對(duì)接焊縫、角焊縫、塞焊縫和電鉚焊等；
焊接失效就是焊接接頭由于各種因素，在一定條件下斷裂（如：應(yīng)力、溫度、材質(zhì)、焊接質(zhì)量和實(shí)際使用工況條件等
ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析最初用于汽車行業(yè)薄板結(jié)構(gòu)(1-3 mm) 的焊接分析模擬，采用薄殼搭建有限元模型，相關(guān)工業(yè)應(yīng)用也都針對(duì)于此類結(jié)構(gòu)進(jìn)行。ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析采用結(jié)構(gòu)應(yīng)力法進(jìn)行計(jì)算，具有好的網(wǎng)格不敏感性，目前該方法也適用于以實(shí)體建模的焊縫疲勞分析。
限于篇幅本文僅針對(duì)角焊縫（殼體）焊縫單元?jiǎng)?chuàng)建和計(jì)算的準(zhǔn)則基于ANSYS
引言：ANSYS nCode DesigenLife具有強(qiáng)大的焊縫疲勞分析能力，由于分析過(guò)程的復(fù)雜性， ANSYS Workbench工作平臺(tái)預(yù)定義7類nCode DesignLife疲勞分析模塊并不包括對(duì)于焊縫疲勞的相關(guān)分析，需要間接完成。
ANSYS nCode DesigenLife焊縫疲勞分析能夠?qū)Ρ”诮Y(jié)構(gòu)進(jìn)行，同時(shí)也能夠基于非薄壁結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)體焊縫疲勞模擬，如圖1所示。
作者 | 付穌昇 安世中德結(jié)構(gòu)仿真咨詢專家
首發(fā) | 仿真秀（ID:fangzhenxiu2018）
引言：ANSYS nCode DesigenLife具有強(qiáng)大的焊縫疲勞分析能力，由于分析過(guò)程的復(fù)雜性， ANSYS Workbench工作平臺(tái)預(yù)定義7類nCode DesignLife疲勞分析模塊并不包括對(duì)于焊縫疲勞的相關(guān)分析，需要間接完成。
ANSYS
焊接幾何模型如下圖所示，左右兩側(cè)90度扇區(qū)為焊接材料，其余為鋼板材料。其他更多已知條件請(qǐng)參考命令流，這里不再贅述。
網(wǎng)格單元
本實(shí)例中順序焊接分為如下步驟：
第一步0-1秒：右側(cè)焊接穩(wěn)態(tài)分析（殺死左焊縫，施加右焊縫溫度和焊接件參考溫度）
第二步1-100秒：相變分析（刪除溫度載荷，施加對(duì)流熱傳導(dǎo)）
第三步100-1000秒：右側(cè)焊縫凝固分析
第四步1000
