ansys熱分析焊縫的案例
ANSYS Mechanical聯(lián)合ANSYS nCode DesignLife 在實(shí)體焊縫疲勞分析
引言：ANSYS nCode DesigenLife具有強(qiáng)大的焊縫疲勞分析能力，由于分析過程的復(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 ANSYS Mechanical聯(lián)合ANSYS nCode DesignLife 在實(shí)體焊縫疲勞分析
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)格無需特殊考慮，對(duì)網(wǎng)格敏感程度相對(duì)較低。
展開 4/28 Ansys nCode DesignLife焊縫疲勞分析詳解
內(nèi)容簡(jiǎn)介
首先，介紹焊縫疲勞行為特點(diǎn)；進(jìn)而，說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 ANSYS APDL熱分析--換熱器熱膨脹分析(附命令流)
1.項(xiàng)目背景
蒸汽發(fā)生器排污熱交換器充分利用余熱、完成熱量轉(zhuǎn)換的試驗(yàn)裝置，求結(jié)構(gòu)完整性有著至關(guān)重要的意義，而高溫下軸向的熱膨脹是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效的主要原因之一，因而計(jì)算器熱膨脹量至關(guān)重要。
2.項(xiàng)目目的
利用ANSYS軟件，建立蒸汽發(fā)生器排污換熱器梁?jiǎn)卧S模型，對(duì)其在設(shè)計(jì)溫度下的熱膨脹量進(jìn)行計(jì)算，為后續(xù)驗(yàn)證換熱器裝置的結(jié)構(gòu)完整性提供依據(jù)。
3.理論計(jì)算
熱膨脹量理論計(jì)算公式：
?L=α??T?L
其中：α為熱膨脹系數(shù)，△T為溫差，L為管道計(jì)算長(zhǎng)度
在本實(shí)例中，溫差△T：管側(cè)為310℃；殼側(cè)為268℃
α：12e-6 mm/mm·℃；
L：管側(cè)為1500mm；殼側(cè)為800mm
計(jì)算得軸向熱膨脹量：
?L=310?12e-6?1500+268?12e-6?800=8.153mm
4.計(jì)算輸入
熱膨脹分析時(shí)，僅需要加溫度載荷，同時(shí)將框架底部固定約束即可。
展開 
基于ANSYS的某焊接件兩焊縫在順序焊接過程中的分析（生死單元應(yīng)用案例）
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1000-1001秒：激活左側(cè)焊縫單元進(jìn)行穩(wěn)態(tài)分析（施加左焊縫溫度）
第五步1001-1100秒：左焊縫相變分析
第六步1100-2000秒：左側(cè)焊縫凝固分析
第七步：結(jié)果后處理
ANSYS命令流：
FINISH
/FILNAME,Exercise ! 定義隱式熱分析文件名
/PREP7 ! 進(jìn)入前處理器
ET,1,SOLID70 ! 選擇8節(jié)點(diǎn)實(shí)體熱分析單元
MP,KXX,1,.5e-3
MP,C,1,.2
MP,DENS,1,.2833
MPTEMP,1,0,2643,2750,2875,3000
MPDATA,ENTH,1,1,0,128.1,163.8,174.2,184.6 ! 定義右焊縫材料熱物理性能
MP,KXX,2,.5e-3
MP,C,2,.2
MP,DENS,2,.2833
MP,KXX,3,0.5e-3 ! 定義兩塊鋼板的熱物理性能
MP,C,3,.2
MP,DENS,3,.2833
MPTEMP,1,0,2643,2750,2875,3000
MPDATA,ENTH,3,1,0,128.1,163.8,174.2,184.6 !
展開 ansys18.2焊接過程分析瞬態(tài)熱分析熱應(yīng)力分析 ￥8.88
ansys18.2焊接過程分析
移動(dòng)熱源通過插件實(shí)現(xiàn)
ANSYS燈具散熱殼穩(wěn)態(tài)熱分析-主分析文件
在200℃及以上的熱導(dǎo)率是170W/m^2*K。
環(huán)境一：
設(shè)定環(huán)境溫度40℃，自然對(duì)流系數(shù)25W/m^2*℃。自然散熱面是去掉內(nèi)側(cè)面的所有外側(cè)面。
發(fā)熱量在10個(gè)小燈珠區(qū)域，總計(jì)設(shè)為500W。熱對(duì)流只設(shè)置在外表面。對(duì)流系數(shù)25W/m^2*℃。
劃分網(wǎng)格，求解最高溫度。
初始溫度Initial temperature溫度設(shè)為22℃或者40℃結(jié)果最高溫度是130℃。
按照氣體強(qiáng)制對(duì)流設(shè)置參數(shù)80W/m^2*℃，結(jié)果最高溫度在75℃。
強(qiáng)制對(duì)流，發(fā)熱功率20W，最高溫度54℃。
自然對(duì)流，發(fā)熱功率20W，最高溫度76℃。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
結(jié)構(gòu)二：
散熱貼緊面厚度從1.5mm增長(zhǎng)到3慢慢厚，得出的計(jì)算結(jié)果。
最高溫度143℃（溫度增長(zhǎng)13℃）。
設(shè)置氣體強(qiáng)制對(duì)流系數(shù)80W/m^2*℃，最高溫度為85℃。
展開 基于ANSYS WORKBENCH的結(jié)構(gòu)熱耦合分析之摩擦生熱案例（附：源文件和視頻教程）
目前，ANSYS Workbench 中還不能直接完成所有的直接耦合場(chǎng)分析，但Workbench提供了添加命令流的方法，可以幫助用戶完成此類耦合分析項(xiàng)目，對(duì)于熟悉APDL語言的使用者而言，可以融合Workbench平臺(tái)和APDL的優(yōu)勢(shì)完成數(shù)值分析。
本篇文章講解，如何在ANSYS WORBENCH環(huán)境通過插入命令流的方式來改變單元類型以完成結(jié)構(gòu)熱耦合分析（以兩個(gè)2D矩形塊摩擦生熱為例來進(jìn)行講解）
01
問題描述
在一個(gè)定塊上，有一個(gè)滑塊。在滑塊頂面上施加一垂直于表面指向定塊的10MPa的分布力系。現(xiàn)在滑塊在定塊表面上滑行3.75mm，欲求解因摩擦而產(chǎn)生的熱量，并計(jì)算滑塊和定塊內(nèi)部的溫度分布和應(yīng)力分布。
定塊的尺寸：寬5mm，高1.25mm，厚1mm
滑塊的尺寸：寬1.25mm，高1.5mm，厚1mm
02
問題分析
關(guān)鍵技術(shù)分析：
此問題屬于摩擦生熱，不能夠使用載荷傳遞法，而只能使用直接耦合法。這就是說，只能用一個(gè)耦合單元來計(jì)算摩擦生熱問題。
解決該問題的基本思路如下:
（1）使用瞬態(tài)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析系統(tǒng)
（2）在該系統(tǒng)中更改單元為PLANE223，它是一個(gè)耦合單元，可以完成多種耦合分析，這里使用其結(jié)構(gòu)-熱分析功能。
（3）定義兩個(gè)載荷步，第一步將動(dòng)塊移動(dòng)到指定位置，第二步保持最終位置，以獲得平衡解。
（4）在求解設(shè)置中，關(guān)閉結(jié)構(gòu)分析的慣性部分，而只做靜力學(xué)結(jié)構(gòu)分析，但是對(duì)于熱分析仍舊做瞬態(tài)熱分析。
（5）由于使用了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析，結(jié)果中默認(rèn)是沒有溫度可以直接從界面中得到的。需要自定義結(jié)果，提取溫度。
展開 ANSYS workbench 芯片瞬態(tài)熱分析 ￥10
本案例適合哪些人學(xué)習(xí)：
1、學(xué)習(xí)型仿真工程師
2、理工科院校學(xué)生
你會(huì)得到什么：
1、學(xué)習(xí)芯片的三維模型處理
2、學(xué)習(xí)芯片瞬態(tài)熱分析步的建立
3、學(xué)習(xí)芯片瞬態(tài)熱分析的載荷施加
4、學(xué)習(xí)芯片瞬態(tài)熱的施加
案例介紹：
所使用軟件為ANSYS workbench2020R2.
案例介紹了ANSYS workbench 芯片瞬態(tài)熱分析。
本案例完整得提供了分析相關(guān)所有分析文件。
ANSYS穩(wěn)態(tài)熱分析
燈殼散熱，相同參數(shù)ANSYS計(jì)算。選用AL材料，對(duì)流系數(shù)是曲線值。而SW中熱導(dǎo)率是170W/m^2*K
發(fā)熱量在10個(gè)小燈珠區(qū)域，總計(jì)設(shè)為500W。熱對(duì)流只設(shè)置在外表面。對(duì)流系數(shù)25W/m^2*℃。
初始溫度Initial temperature溫度設(shè)為22℃結(jié)果，最高溫度是130℃。
初始溫度Initial temperature溫度設(shè)為40℃結(jié)果依然是最高溫度130℃。
SW中近似條件下，最高溫度122℃。熱量總數(shù)500W。
SW中近似條件下，最高溫度122℃。熱量按條目是50W。
ansys 熱分析
因此在電源線外線尼龍內(nèi)側(cè)增加電輔熱，保證電源線大于-20℃。
本文通過仿真分析電線輔熱需要的電加熱功率。在-26℃環(huán)溫，主線不通電情況下，自然對(duì)流換熱系數(shù)為(5~10) W/(m2.K) (無外界通風(fēng)干擾)范圍內(nèi)電加熱最高溫度不超過80℃；銅芯最低溫度不低于-20℃。
本文包括以下內(nèi)容
1、穩(wěn)態(tài)計(jì)算需要的電加熱功率
2、瞬態(tài)計(jì)算斷電后溫度降低過程
3、瞬態(tài)計(jì)算靜置后溫度升高過程
圖1-1 升溫過程
圖1-2 放熱過程
圖1-3 穩(wěn)態(tài)
圖1-4 計(jì)算案例
二、計(jì)算過程
2.1 結(jié)構(gòu)和網(wǎng)格
如圖2-1所示是電線加熱示意圖，整體處于1mm厚度的尼龍PA6保護(hù)下，主線有1.8mm絕緣層PVC保護(hù)，銅芯與絕緣層之間尚有距離，認(rèn)為是空氣。由于實(shí)際情況電加熱與主線會(huì)有接觸，因此模型設(shè)置也有部分接觸，如圖2-1所示。
材料參數(shù)見表1.
圖2-1 模型示意圖
圖2-2 網(wǎng)格
2.2 穩(wěn)態(tài)熱分析
首先輸入邊界條件，
圖2-3 steady-state thermal→insert→convection輸入自然對(duì)流換熱系數(shù)
圖2-4 首先輸入5W/(m^2.K)，環(huán)境溫度為-26℃
圖2-5 再輸入電加熱量64961W/m^3
圖2-6 結(jié)果處理，顯示溫度分布圖和熱流分布圖
圖2-7 最終狀態(tài)并點(diǎn)擊solve進(jìn)行計(jì)算
2.2 瞬態(tài)熱分析
靜置開啟電加熱初始溫度為-26℃
斷電后開啟電加熱初始溫度假設(shè)為30℃
首先是靜置開啟電加熱設(shè)置
圖2-8 設(shè)置初始溫度-26℃
圖2-9 設(shè)置計(jì)算時(shí)長(zhǎng)為15000s
其余設(shè)置類似穩(wěn)態(tài)熱分析
圖2-10 設(shè)置最終結(jié)果圖
同樣的設(shè)置斷電后開啟電加熱，初始溫度為30℃。
展開 
ANSYS Workbench Mechanical 熱輻射傳熱分析方法操作
如果是初次生成角系數(shù)文件，可插入命令：
VFOPT, NEW, file0, vf, C:/Users/Documents/ANSYS, BINA,1,
該命令生成的角系數(shù)文件雖然會(huì)變小，但使用串行方法計(jì)算角系數(shù)，速度較慢。如果希望并行求解角系數(shù)的同時(shí)壓縮產(chǎn)生的角系數(shù)文件，則可插入命令：
VFOPT, OFF, file0, vf, C:/Users/Documents/ANSYS, BINA,1,
讀取角系數(shù)文件正常使用VFOPT命令讀入即可。
3 求解及后處理
完成以上設(shè)置后，點(diǎn)擊求解得到結(jié)果。在Solution下插入temperature分支，在設(shè)置框中選擇需要顯示溫度的幾何體，然后右鍵點(diǎn)擊temperature，點(diǎn)擊Retrieve This Result生成溫度分布云圖，操作如圖 7所示。
圖 7 選擇需要的幾何體生成溫度分布云圖
生成的結(jié)果如圖 8所示，整體較為合理。
(a) 小圓柱溫度分布
(b) 圓臺(tái)筒溫度分布
圖 8 穩(wěn)態(tài)熱模塊熱輻射案例分析溫度分布
展開 【Ansys線上直播回看】Ansys電子產(chǎn)品熱可靠性分析解決方案
『點(diǎn)擊觀看直播回放』
根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，電子產(chǎn)品的失效有55% 是跟溫度相關(guān)的，因此熱可靠性分析對(duì)于電子產(chǎn)品來說至關(guān)重要。如何準(zhǔn)確地獲取溫度是熱可靠性分析的前提，Ansys Icepak 的多物理場(chǎng)解決方案具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
此次網(wǎng)絡(luò)直播吸引了眾多觀眾在線觀看，在會(huì)后我們也陸續(xù)收到在線觀眾以及其他用戶前來詢問，在此附上本場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)直播錄播內(nèi)容，供大家回看學(xué)習(xí)。
▼▼▼2020 Ansys網(wǎng)絡(luò)研討會(huì)有獎(jiǎng)反饋 - 可免費(fèi)獲取本場(chǎng)錄播和講解資料，參與者均可獲得千元培訓(xùn)券及技術(shù)鄰金幣獎(jiǎng)勵(lì)！
▼▼▼“更多Ansys近期專題研討會(huì)” - 歡迎掃碼報(bào)名參加！
『或點(diǎn)擊此處進(jìn)入報(bào)名通道』
立即提交作品參加Ansys“仿真的藝術(shù)”圖片作品大賽
為紀(jì)念公司成立50周年，Ansys于近期推出全新“仿真的藝術(shù)”圖片作品大賽，讓您有機(jī)會(huì)充分發(fā)揮自身超強(qiáng)的建模能力，開展巧奪天工的設(shè)計(jì)，并展示您精彩的作品。歡迎提交采用Ansys仿真解決方案制作的設(shè)計(jì)作品，可選擇的參賽仿真設(shè)計(jì)主題有16類，涵蓋主要物理領(lǐng)域和新興技術(shù)。
『或點(diǎn)擊此處進(jìn)入報(bào)名通道』
展開 Ansys 案例研究 | 茶壺的熱分析
<h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">概述</strong></h2><p>在本例中，我們將對(duì)茶壺進(jìn)行熱分析，展示鋼材料和瓷材料在穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)分析中的溫度分布情況。</p><h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">目標(biāo)</strong></h2><p>對(duì)鋼制和瓷制茶壺進(jìn)行穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)熱分析。</p><h2><strong style="color: rgb(255, 255, 255); background-color: rgb(255, 192, 0);">建模步驟</strong></h2><p>打開 Ansys Workbench，創(chuàng)建"穩(wěn)態(tài)熱分析系統(tǒng)"（Steady State Thermal System）。</p><p><br></p><p><span style="color: rgb(51, 51, 51);">為部件定義材料屬性。此處僅使用鋼和瓷進(jìn)行演示，但應(yīng)使用正確的材料屬性。</span></p><p><br></p><p>導(dǎo)入模型，并抑制一半的對(duì)稱部分。抑制后半部分模型如圖 1 所示。
展開 Ansys 熱分析
剛剛報(bào)道
做點(diǎn)貢獻(xiàn)
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