ansys激光焊接模擬的案例
激光焊模擬-熱源模型+附：ABAQUS與MSC.Marc焊接模擬的簡要對比
<p>近期將在技術(shù)鄰?fù)瞥?em>激光焊接的有限元模擬視頻教程，歡迎關(guān)注！</p><p>激光焊接的焊縫形貌為窄而深的“釘子狀”，通常使用復(fù)合熱源來實現(xiàn)，因此一般需要進(jìn)行子程序開發(fā)。</p><p>下面對MSC.Marc和ABAQUS的激光焊接模擬進(jìn)行簡要介紹：</p><ol><li>MSC.Marc：作為大型通用有限元軟件，在焊接模擬方面獨樹一幟，在很早的版本中就添加了焊接模塊（注意，非插件！！），提供了高斯面、雙橢球等常用焊接熱源，在設(shè)置焊接路徑和焊縫填充的設(shè)置上非常方便，其中焊縫填充過程提供了生死單元法和靜態(tài)單元法兩種方案。Marc從2016版開始，添加了柱狀熱源，將其與高斯面熱源復(fù)合，可作為激光焊的熱源模型。但是該熱源的熱流密度在厚度方向上是均勻的（沒有衰減），這與實際情況不符。常用的高斯面熱源與高斯旋轉(zhuǎn)體熱源復(fù)合而成的激光焊熱源模型，仍然需要子程序開發(fā)。</li><li>ABAQUS：同樣作為大型通用有限元軟件，與Marc同出一家，用戶眾多。在激光焊接模擬，甚至普通的焊接模擬方面，都需要子程序二次開發(fā)來實現(xiàn)。6.14版本時代，abaqus推出過一款插件AWI，功能還算不錯，但無奈ABAQUS求解器不支持逐漸激活，導(dǎo)致每焊接一步，就要建立1個（或2~3個）step，對于焊縫較多的仿真，很不方便；另外，該插件不支持選擇熱源模型，只能將焊縫單元設(shè)置為某一溫度（比如熔點）。從2016版開始，ABAQUS求解器支持了逐漸激活（EPA，ELELMENT PROGRESSIVE ACTIVATION），以實現(xiàn)經(jīng)典應(yīng)用場景：焊接與3D打印；但熱源模型和逐漸激活全都需要子程序開發(fā)，本人對新版本探索了一段時間，仍然覺得非常懵逼。
展開 激光燒蝕接口(或焊接)模擬 ￥499
對于很多利用有限元來模擬激光燒蝕的小伙伴來說，還未接觸過不同種材料接口處燒蝕的模擬。
不同種材料接口處由于材料的屬性的不同很容易導(dǎo)致模擬不收斂，這里筆者很好地大家解決了這個問題。
作者利用多個模塊耦合，并同時考慮了材料的熔化和蒸發(fā)作用，完美展示了異質(zhì)材料燒蝕的結(jié)果，如下圖，左邊是鋁，右邊是鎂。
這個模型可以用到焊接模擬和其他方面的模擬。
干貨 | ANSYS激光焊接過程熱應(yīng)力仿真應(yīng)用
移動熱源載荷施加
對流邊界條件
求解可知，激光焊接過程的溫度分布以及大于500度以上的熱影響區(qū)域如下圖所示。
激光焊接過程的溫度分布
大于500度以上的熱影響區(qū)域
2.激光焊過程熱應(yīng)力分析
進(jìn)行瞬態(tài)熱分析—靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析的順序耦合分析，將瞬態(tài)熱分析獲得的溫度分布數(shù)據(jù)，傳遞到結(jié)構(gòu)模塊模擬激光焊接過程的熱翹曲、熱變形現(xiàn)象。
激光焊接熱應(yīng)力仿真流程
支撐條件與溫度導(dǎo)入如下：
溫度數(shù)據(jù)導(dǎo)入
應(yīng)力與接觸狀態(tài)（焊接緊固狀態(tài)）變化如下：
結(jié)構(gòu)應(yīng)力與焊接緊固狀態(tài)
3.總結(jié)
ANSYS Workbench界面可以很方便的進(jìn)行移動熱源瞬態(tài)熱分析，可以考慮實際焊接過程中結(jié)構(gòu)連接狀態(tài)與高溫融合等因素的影響，解決焊接過程的溫度場與熱應(yīng)力計算，為設(shè)計和工藝提供可靠的數(shù)據(jù)參考。
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在這種條件下，應(yīng)該使用高斯束腰選項來模擬光束模式。
ANSYS高斯脈沖激光光源溫度場模擬APDL ￥100
以下為中間過程中的溫度場
本實例介紹在一個高斯脈沖激光光源溫度場的模擬，包含了脈沖激光的apdl程序，高斯光源的APDL程序，以及隨溫度變化的材料參數(shù)設(shè)置，apdl程序為參數(shù)化建模，只需修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)，即可更換模型參數(shù)。
下層基板：長1000微米，寬300微米，高300微米;上層板材：長1000微米，寬300微米，厚30微米。
激光照射上層板材，由寬度方向的中點進(jìn)入，沿長度方向直線掃描一道，到另一邊中點結(jié)束
激光為普通高斯光源，形式為脈沖激光，如圖3，其中激光頻率=1/TCycle, 占空比=TPulse/TCycle
在模擬的過程中要實現(xiàn)激光功率，掃描速度，激光頻率和占空比的可變。求得上層板材中心位置溫度隨時間的變化曲線
1. 溫度場只考慮傳熱，不考慮對流以及輻射，環(huán)境溫度為室溫25攝氏度。
2. 材料的各項參數(shù)不是固定參數(shù)，而是隨溫度變化的參數(shù)。
激光參數(shù)：
光斑直徑：100微米
激光功率：200W
掃描速率v=800mm/s
占空比ra=0.5
激光頻率f=20000Hz
展開 ansys激光熔覆溫度場模擬 ￥150
激光單道熔覆文件
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(nèi)容，也是比較復(fù)雜的一個過程，幾個比較關(guān)鍵的問題是熱源函數(shù)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(nèi)置語言。
本次主要介紹單元生死的應(yīng)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(dāng)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(xì)地說，激活單元死這個狀態(tài)時，ANSYS程序?qū)卧獎偠染仃嚦艘院苄〉囊蜃樱绦蚰J(rèn)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(zhì)量、阻尼、比熱等等參數(shù)也設(shè)置為0，單元的應(yīng)力應(yīng)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(jié)構(gòu)參數(shù)和熱參數(shù)，具體包含彈性模量，泊松比，屈服強(qiáng)度，塑性屬性，材料密度，熱膨脹系數(shù)，熱傳導(dǎo)系數(shù)，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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在這種條件下，應(yīng)該使用高斯束腰選項來模擬光束模式。
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我建了一個群，關(guān)于ansys焊接模擬的，希望學(xué)焊接的朋友踴躍加入
群號73846283
鋼結(jié)構(gòu)焊接的Ansys數(shù)值模擬
摘 要：鋼結(jié)構(gòu)主要的連接方法為焊接連接。準(zhǔn)確的焊接模擬對節(jié)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(xiàn)焊接的數(shù)值模擬。把焊接模擬的溫度場、焊接溫度動態(tài)變化過程等數(shù)值模擬結(jié)果與前人試驗結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果表明，采用Ansys軟件進(jìn)行三維實體建模、并結(jié)合生死單元技術(shù)模擬焊接過程，求解溫度場與應(yīng)力應(yīng)變場，其結(jié)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(yīng)力結(jié)果，與實際焊接情況相符。此結(jié)論為Ansys軟件進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)的焊接模擬的可靠性分析提供了實用的參考價值。
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；Ansys數(shù)值模擬 ；焊接溫度場；殘余應(yīng)力
引言
眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)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(yīng)用最多的連接方法之一[1]。在眾多的焊接方法當(dāng)中，電弧焊由于設(shè)備輕便、搬運靈活、適合于鋼結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)等特點，成為主要的焊接方法。電弧焊就是在鋼構(gòu)件連接處，借助電弧放電所產(chǎn)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(nèi)形成高溫液態(tài)金屬，熔池外部熱影響區(qū)和母材區(qū)域固體傳熱，導(dǎo)致焊接前后溫度的劇烈變化，從而在焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變，外部產(chǎn)生殘余變形[2]。在某種程度上，殘余應(yīng)力會影響到結(jié)構(gòu)的承載能力，殘余變形會導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)施工安裝困難，殘余應(yīng)變在使用過程中的釋放會影響到結(jié)構(gòu)后期的正常使用。所以研究鋼結(jié)構(gòu)焊接過程具有很大的實際意義。
計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動了數(shù)值模擬在結(jié)構(gòu)焊接中的應(yīng)用[3]。焊接數(shù)值分析軟件也日趨增多，其中Ansys由于功能強(qiáng)大、計算結(jié)果可靠、操作簡便等特點，成為目前土木工程領(lǐng)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
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(yīng)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(yīng)用技術(shù)廣泛的存在于ansys仿真分析中，是一項應(yīng)用非常廣泛的技術(shù)。
單元的生死并不是ansys程序?qū)⑺绬卧獙?yīng)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(dǎo)矩陣（對應(yīng)于不同的分析），乘以很小的因子（ESTIF），默認(rèn)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(dāng)一個單元被重新激活時，其剛度，單元載荷等恢復(fù)其原始的數(shù)值，重新激活的單元也沒有應(yīng)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(yīng)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(tài)可以根據(jù)ansys的計算結(jié)果決定。如在斷裂分析中，我們需要將應(yīng)力值大于材料屈服強(qiáng)度的單元殺死，可以利用Etable選擇相應(yīng)的單元進(jìn)行殺死，繼而返回到求解器進(jìn)行求解，如果如此循環(huán)，則可觀察到裂紋的生長過程。
可以在大多數(shù)靜態(tài)和非線性瞬態(tài)分析中使用單元生死，其基本分析與相應(yīng)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(jié)果。
現(xiàn)通過ansys焊接過程，講解生死單元的應(yīng)用。
兩個平板進(jìn)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(jìn)行焊接。平板溫度采用20℃，焊料溫度采用1500℃。
展開 
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(yù)制加工的，加工過程中必然會有鋼板間的接縫需要進(jìn)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(chǎn)生高度集中的熱量輸入，熱量的快速集中輸入會導(dǎo)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(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力分布的變化，鋼箱梁結(jié)構(gòu)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(yīng)力分布變化，保證鋼箱梁結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，有必要對焊接溫度場的定量分析、預(yù)測、模擬。傳統(tǒng)的焊接溫度場和應(yīng)力預(yù)測依賴于試驗和統(tǒng)計基礎(chǔ)上的經(jīng)驗曲線或經(jīng)驗公式，但是在航天、機(jī)械、土木等行業(yè)，焊接試驗的成本巨大，當(dāng)試驗的工況較多或者試驗失敗時，會導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。故本章運用大型商業(yè)有限元軟件ANSYS經(jīng)典界面進(jìn)行數(shù)值模擬，在研究過程中利用了ANSYS內(nèi)置的腳本語言APDL進(jìn)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(jié)約數(shù)值模擬與實驗的成本，本章將鋼箱梁結(jié)構(gòu)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(biāo)明了坐標(biāo)系系統(tǒng)，在本章此后的位置信息的描述中，均采用此坐標(biāo)系系統(tǒng)。
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(xiàn)今很多學(xué)者將該熱源的分布形式簡化為高斯積分函數(shù)，本章參考前人的研究，采用高斯熱源分布函數(shù)。
熱源函數(shù)的三維函數(shù)圖像如下圖所示（假設(shè)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(chuàng)』關(guān)于模擬焊接領(lǐng)域--ANSYS與ABAQUS誰更準(zhǔn)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...
