ansys激光焊接分析的案例
干貨 | ANSYS激光焊接過程熱應力仿真應用
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度以上的熱影響區域
2.激光焊過程熱應力分析
進行瞬態熱分析—靜態結構分析的順序耦合分析，將瞬態熱分析獲得的溫度分布數據，傳遞到結構模塊模擬激光焊接過程的熱翹曲、熱變形現象。
激光焊接熱應力仿真流程
支撐條件與溫度導入如下：
溫度數據導入
應力與接觸狀態（焊接緊固狀態）變化如下：
結構應力與焊接緊固狀態
3.總結
ANSYS Workbench界面可以很方便的進行移動熱源瞬態熱分析，可以考慮實際焊接過程中結構連接狀態與高溫融合等因素的影響，解決焊接過程的溫度場與熱應力計算，為設計和工藝提供可靠的數據參考。
展開 激光焊接技術在汽車領域的主要應用分析
在分析車身結構的基礎上進行優化設計，選擇少數幾種典型的鋼板拼焊成形，可提高材料利用率，省去二次加工過程，并大大減少模具數量。日本豐田汽車公司側圍生產線采用拼焊板后，零件數量減少66%，模具從20副減少為4副，材料利用率由40%提高到65%。采用激光拼焊，一臺中型轎車可減重9kg且不會影響其強度。
目前，國外大型鋼鐵公司都在大力發展激光拼焊生產線。安賽樂米塔爾已擁有激光拼焊生產線35條，其產品在歐洲市場占有率超過50%；意大利Solblank公司已有14條激光拼焊生產線投入生產，而且還準備在英國及美國建立4條激光拼焊線；蒂森克虜伯已在印度尼西亞和美國(底特律)建立了激光拼焊合資公司；英國鋼鐵建成了能向汽車制造商提供拼焊板的專門中心(企業) ；美國和日本也都建立了類似的公司。目前，西歐生產的拼焊板占世界總產量的70% ，美國生產的占20% ，日本生產的占10%。
我國一些汽車制造廠家已經在部分新車型中采用了激光焊接技術，如上海大眾在新上市轎車車身制造中采用了激光焊接技術；武漢華工激光工程公司為轎車前縱梁提供了幾百套不等厚激光焊板，焊接質量達到了歐洲設計標準。蒂森克虜伯鞍鋼中瑞激光拼焊板有限公司是鞍鋼首條直接面向汽車制造企業的激光拼焊板生產線，它標志著鞍鋼在冷軋產品深加工領域邁出了重要一步。
來源：墨菲
展開 激光焊接技術在汽車領域的主要應用分析
激光焊接因具有高能量密度、深穿透、高精度、適應性強等優點而受到航空航天、機械、電子、汽車、造船和核能工程等領域的普遍重視。尤其在汽車生產中，無論是車身組裝還是汽車零部件的生產，激光焊接都得到了廣泛的應用。
據有關資料統計，歐美工業發達國家50%～70%的汽車零部件都是用激光加工完成的，其中主要以激光焊接和切割為主，激光焊接在汽車生產中已成為標準工藝。
激光焊接應用技術
1、汽車車身激光焊接技術
汽車車身是典型的薄板殼結構，由低合金高強度薄鋼板經沖壓、剪裁、整形制成覆蓋件，并經焊接裝配而成。
車身裝配中焊點可達幾千個，傳統焊裝采用的是電阻點焊工藝。電阻點焊工藝是用兩個電極從兩個方向壓緊工件，在兩塊搭接件上加壓并通電，使接觸面間形成焊點而將工件焊在一起。為滿足結合和外形要求，各焊點間要保持一定間隔。點焊時焊鉗在工件邊緣下進行焊接，凸緣寬度需要16mm；而激光焊為單邊焊接，凸緣寬度只需5mm。把點焊改為激光焊，僅此一項每輛車就可節約鋼材40kg。
激光焊接形成的窄而深的焊縫容易使工件焊透。激光頭和待焊件之間無任何機械接觸，不存在加工機械應力。激光焊縫的拉伸強度和疲勞強度與母材相當，符合承載力要求，這樣可使構件材料減薄，車身重量減輕。同時，由于激光焊接采用計算機控制，所以具有較強的靈活性和機動性，可以對形狀特殊的門板、擋板、齒輪、儀表板等進行焊接。加上光纖傳輸系統和機械手，就可實現汽車裝配生產線的自動化。
2、激光拼焊技術
激光拼焊技術是激光焊接應用于汽車制造業最成功、效益最明顯的一項技術。汽車工業最初應用拼焊板時，主要是為了解決軋機軋出的鋼板板寬不夠的問題，通過拼焊技術來滿足汽車工業對寬板的要求。
展開 激光焊接在有限元分析中的實現
課程大綱：
? 1.焊接工藝的發展
? 2.焊接有限元仿真技術的現狀
? 3.激光焊仿真研究
? 4.marc中激光焊的實現
? 5.abaqus中激光焊的實現
課程對象：
1.學習型仿真工程師
2.理工科院校學生
3.企業從事焊接仿真的工程師
培訓時長
2小時
培訓時間
4月16日 19:30
主講講師簡介
李樹棟
高級工程師，中國中車高級講師，高級工藝仿真主管，中車集體培訓道場首批內訓師。長期從事軌道車輛工藝仿真工作，截止目前共完成近百項仿真內容，仿真內容廣泛，涉及焊接仿真（接頭，大部件，涉及軟件：Marc、abaqus、simufactwelding、weldplanner），公差仿真（西門子VSA），物流仿真（西門子PLANT simulation），裝配仿真（catia DMU，開目 3D AST），強度分析，螺栓分析，沖壓分析，橡膠密封分析等（Marc）。尤其擅長對結構分析的簡化，對解決實際工程問題有非常豐富的經驗。
費用：免費
點擊圖片或點擊報名鏈接報名：https://www.yqgqt.org.cn/live/10719
展開 
激光焊接技術在汽車領域的主要應用分析
激光焊接因具有高能量密度、深穿透、高精度、適應性強等優點而受到航空航天、機械、電子、汽車、造船和核能工程等領域的普遍重視。尤其在汽車生產中，無論是車身組裝還是汽車零部件的生產，激光焊接都得到了廣泛的應用。
據有關資料統計，歐美工業發達國家50%～70%的汽車零部件都是用激光加工完成的，其中主要以激光焊接和切割為主，激光焊接在汽車生產中已成為標準工藝。
激光焊接應用技術
1、汽車車身激光焊接技術
汽車車身是典型的薄板殼結構，由低合金高強度薄鋼板經沖壓、剪裁、整形制成覆蓋件，并經焊接裝配而成。
車身裝配中焊點可達幾千個，傳統焊裝采用的是電阻點焊工藝。電阻點焊工藝是用兩個電極從兩個方向壓緊工件，在兩塊搭接件上加壓并通電，使接觸面間形成焊點而將工件焊在一起。為滿足結合和外形要求，各焊點間要保持一定間隔。點焊時焊鉗在工件邊緣下進行焊接，凸緣寬度需要16mm；而激光焊為單邊焊接，凸緣寬度只需5mm。把點焊改為激光焊，僅此一項每輛車就可節約鋼材40kg。
激光焊接形成的窄而深的焊縫容易使工件焊透。激光頭和待焊件之間無任何機械接觸，不存在加工機械應力。激光焊縫的拉伸強度和疲勞強度與母材相當，符合承載力要求，這樣可使構件材料減薄，車身重量減輕。同時，由于激光焊接采用計算機控制，所以具有較強的靈活性和機動性，可以對形狀特殊的門板、擋板、齒輪、儀表板等進行焊接。加上光纖傳輸系統和機械手，就可實現汽車裝配生產線的自動化。
2、激光拼焊技術
激光拼焊技術是激光焊接應用于汽車制造業最成功、效益最明顯的一項技術。汽車工業最初應用拼焊板時，主要是為了解決軋機軋出的鋼板板寬不夠的問題，通過拼焊技術來滿足汽車工業對寬板的要求。
展開 金屬板激光匙孔焊接中鈕扣孔缺陷的熔池分析 | FLOW-3D
Wire Based Laser Metal Deposition (LMD)
基于激光熔覆技術的焊接加工技術
零件是通過使用激光束熔化金屬絲而制成，是一種近凈成形方法
通過優化激光功率、送絲速度和送絲方向，可以實現工藝穩定性
金屬板激光匙孔焊接中鈕扣孔缺陷的熔池分析
Won-ik Cho, Peer Woizeschke, Analysis of molten pool behavior with buttonhole formation in laser keyhole welding of sheet metal, (2019) https://doi.org/10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.119528.
研究單位：Bremen Institute for Applied Beam Technology
研究動機：提高金屬板生產時的焊縫質量
問題描述：以擺動式激光進行焊接加工過程中，在激光束后方會形成類似鈕扣造型的孔洞，似乎會對熔池的穩定性造成影響。類似孔洞的發生，會影響焊縫的表面質量
研究目標：希望了解該鈕扣型孔洞產生的原因
研究重點：利用FLOW-3D模擬不同條件下鈕扣孔的形成
通過CFD模擬，觀察了送絲和激光束擺動激光焊接中的鈕扣孔現象，得出以下結論：
紐扣孔在加工過程中持續產生
穩定的鈕扣孔會減少熔池的運動
間隙尺寸 – 較大間隙是鈕扣孔形成的關鍵參數
展開 基于ANSYS的某焊接件兩焊縫在順序焊接過程中的分析（生死單元應用案例）
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。
今年隨著ANSYS19.0的推出，也帶來了一個好消息：ANSYS V19.0在Workbench界面下新增了網格生死功能。以往我們只能在經典界面下進行網格生死操作，或者在Workbench界面下借助APDL來實現網格生死，這種操作既不方便又容易出錯。V19.0以后的版本用戶可以通過簡單的菜單操作在WB界面下實現網格生死功能。
展開 Ansys Zemax | 大功率激光系統的 STOP 分析（四）
在運行代碼的過程中將顯示附加數據的狀態：
結論
我們已經成功仿真了激光光束穿過光學系統時的吸收情況，并生成了吸收通量數據的文件。該數據與完整光機系統的模型相結合，可以為 FEA 工具中的結構分析和熱分析提供輸入。在下一篇文章中，我們將演示如何使用 STAR 模塊獲得結構分析和熱分析的輸出，并導入到 OpticStudio 中。
Ansys Zemax | 大功率激光系統的 STOP 分析（五）
大功率激光器廣泛用于各種領域當中，例如激光切割、焊接、鉆孔等應用中。由于鏡頭材料的體吸收或表面膜層帶來的吸收效應，將導致在光學系統中由于激光能量吸收所產生的影響也顯而易見，大功率激光器系統帶來的激光能量加熱會降低此類光學系統的性能。為了確保焦距穩定性和激光光束的尺寸和質量，有必要對這種效應進行建模。在本系列的 5 篇文章中，我們將對激光加熱效應進行仿真，包括由于鏡頭材料溫度升高而引起的折射率變化，以及由機械應力和熱彈性效應造成的結構形變。本篇是這個系列的最后一篇內容。（聯系我們獲取文章附件）
使用 STAR 模塊分析 STOP 效應
在您的 FEA 軟件中完成結構與熱分析后，可將數據導出為一系列簡單的文本文件，以便利用 STAR 模塊導入到 OpticStudio 中。在這篇文章中，我們將演示如何執行完整的 OpticStudio 分析，以幫助您量化和了解系統光學性能的影響。有關所需 STAR 數據格式的完整詳細信息，請參閱 OpticStudio 幫助文件 STAR 選項卡> FEA 數據組>加載 FEA 數據章節。對于 Ansys Mechanical，有 ACT 擴展可用于以正確格式自動輸出數據。
在 OpticStudio 中加載和擬合 FEA 數據
1 首先，我們打開文章下載附件中的 ‘Lens-3P_D25.4_2022.zar’ 文件，這是系列文章第一篇中介紹的原始序列模式光學系統。我們將在 STAR 模塊上應用來自 FEA 工具的結構和熱數據，并評估其對名義光學系統性能的相關影響。
2 如果要加載 FEA 數據，我們點擊 STAR…FEA數據…加載FEA數據（STAR…FEA Data…Load FEA Data），瀏覽到對應數據文件位置，選擇全部相關文件，并點擊 打開（Open）。
展開 ansys18.2焊接過程分析瞬態熱分析熱應力分析 ￥8.88
ansys18.2焊接過程分析
移動熱源通過插件實現
Ansys Zemax | 大功率激光系統的 STOP 分析1：如何使用 OpticStudio 優化光學設置
大功率激光器廣泛用于各種領域當中，例如激光切割、焊接、鉆孔等應用中。由于鏡頭材料的體吸收或表面膜層帶來的吸收效應，將導致在光學系統中由于激光能量吸收所產生的影響也顯而易見，大功率激光器系統帶來的激光能量加熱會降低此類光學系統的性能。為了確保焦距穩定性和激光光束的尺寸和質量，有必要對這種效應進行建模。在本系列的 5 篇文章中，我們將對激光加熱效應進行仿真，包括由于鏡頭材料溫度升高而引起的折射率變化，以及由機械應力和熱彈性效應造成的結構變形。
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激光導致的熱效應
通常情況下，OpticStudio 將使用熱分析（Make Thermal）工具對熱效應進行建模。該工具可在不同溫度下設置系統的多重結構，以允許分析性能隨熱變化而引起的變化。但是，該熱分析工具有一定的局限性。首先，分析中假設在整個元件上指定的溫度是均勻的；其次，分析將僅基于材料的CTE，以線性方式模擬熱膨脹和熱收縮情況。這是一種非常簡化的方法，沒有考慮光學元件中的溫度梯度分布所導致的性能下降。此外，它也無法精確地仿真光學元件的形狀變形，相反結構變形將簡單地近似為由于加熱而導致的曲率半徑均勻平滑。
OpticStudio 的 STAR 模塊則可以完全解決這些局限性問題，它可提供一種將 FEA 分析數據結果直接集成到OpticStudio 中進行擬合的新功能，具有無與倫比的易用性和準確性。這有助于更全面地研究激光加熱效應引起的熱變形和結構變形所帶來的影響。
展開 
ANSYS的焊接參數對其溫度場的影響分析
ANSYS是計算機輔助工程(CAE)領域應用最廣泛的有限元分析軟件,通過對該軟件的系統組成、工作流程和工作原理等方面進行分析,對有限元方法FEM在焊接熱效應領域的應用進行了研究。
ANSYS能與其他主流CAD軟件雙向傳遞數據,具有多物理場分析能力和便捷的前后數據處理能力,通過基于ANSYS的虛擬試驗平臺,可以低成本、高效率優化與焊接熱效應相關產品設計方案,因而在焊接研究和生產方面有著廣闊的應用前景。
焊接是一個涉及許多學科的復雜的物理 — 化學過程。由于焊接過程涉及的變量數目繁多，單憑積累工藝試驗數據來深入了解和控制焊接過程，既不切實際又成本昂貴和費時費力。
隨著計算機技術的發展，通過一組描述焊接基本物理過程的數學方程來模擬焊接過程，采用數值方法求解以獲得焊接過程的定量認識，即焊接過程的計算機模擬，成為一種強有力的手段。計算機模擬方法為焊接科學技術的發展創造了有力的條件。
1993 年，美國能源部組織美國、加拿大、日本、瑞典、英國的 25 位著名專家對 21 世紀焊接科學技術的發展動向做出預測，其中焊接基本現象的模擬與仿真被列為最重要的研究方向之一 。我國國家自然科學基金委員會制定的學科發展戰略也將計算機模擬確定為機械熱加工領域的發展方向之一。
計算機模擬是使包括焊接在內的熱加工工藝研究從“定性”走向“定量”、從“經驗”走向“科學”的重要標志。采用科學的模擬技術和少量的實驗驗證，以代替過去一切都要通過大量重復實驗的方法，不僅可以節省大量的人力和物力，而且還可以通過數值模擬解決一些目前無法在實驗室里進行直接研究的復雜問題。
在制造業，計算機模擬與仿真可以增加材料利用率 25 ％，節約生產成本 30 ％，產品設計至實際投產的時間縮短 40 ％。
展開 Ansys分析焊接過程的幾篇文章
再上幾篇，關于ansys分析焊接過程的幾篇文章。
基于ansys軟件的焊接變形工程預測
基于ANSYS軟件二次開發的鑄造充型和凝固耦合過程數值模擬研究
基于ANSYS上的焊接熱過程模擬技術的研究
用ANSTS通用有限元軟件預報棒材穿水冷卻溫度好幾篇論文 贊
Ansys分析焊接過程的幾篇文章.rar
Ansys Zemax | 大功率激光系統的STOP分析2：如何進行光機械設計準備
大功率激光器廣泛用于各種領域當中，例如激光切割、焊接、鉆孔等應用中。由于鏡頭材料的體吸收或表面膜層帶來的吸收效應，將導致在光學系統中由于激光能量吸收所產生的影響也顯而易見，大功率激光器系統帶來的激光能量加熱會降低此類光學系統的性能。為了確保焦距穩定性和激光光束的尺寸和質量，有必要對這種效應進行建模。
在本系列的 5 篇文章中，我們將對激光加熱效應進行仿真，包括由于鏡頭材料溫度升高而引起的折射率變化，以及由機械應力和熱彈性效應造成的結構變形。
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光機械設計準備
光學設計完成后，下一階段就是為光學元件創建機械封裝。除了提供光學系統的保護和布局安裝外，透鏡和反射面的安裝設計還將引入機械導入光源。此外，這些機械元件還可以作為散熱器，為光學元件散熱。我們將在稍后的過程中探討這兩個問題，但現在我們將專注于光機械設計。OpticStudio 和 OpticsBuilder 之間的交互可大幅簡化這一過程。Prepare for OpticsBuilder 工具能導出光學系統，且導出格式方便光機工程師直接在他們的 CAD 工具中打開系統，其中包含創建光機系統所需的所有信息。
光機械系統整體創建完成后，整個設計便可以輕松導出到 OpticStudio 非序列模式。OpticStudio 非序列模式能夠將每個物體視為探測器，以計算系統中每個光學器件和機械表面上的吸收通量。額外的探測器可以記錄鏡頭體內的吸收通量。當激光以光束的形式在系統中傳播，我們可以記錄它們與元件的每一次相互作用。
展開 基于ANSYS的多層堆疊模塊焊接殘余應力分析及選材優化
瓦片式模塊是有源相控陣雷達的核心部件，由不同材料、不同結構形式的功能器件、功能結構通過層疊的形式，采用膠接、焊接、壓接等手段組合而成。瓦片式模塊集成度高、不同材料多層堆疊的特性導致其內部不同層之間熱膨脹系數失配，由此產生的熱應力和熱變形問題較為復雜，同時也顯著影響模塊的精度和可靠性。
對于復雜系統的熱失配問題，目前主要通過理論分析、有限元模擬結合試驗的方法進行計算分析。文獻[1]以理論分析結果驗證了有限元模型的有效性，并基于有限元計算結果預測了絕緣柵雙極型晶體管( Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT) 功率模塊的疲勞壽命。文獻[2]討論了堆疊結構各層的厚度對模塊可靠性的影響。文獻［3］分析了IGBT 功率模塊的熱應力分布，并討論了焊料厚度、空洞率對模塊傳熱性能的影響。文獻［4］基于ANSYS二次開發技術對汽車功率模塊在熱循環條件下的失效問題進行了模擬分析。文獻［5］采用ANSYS分析了IGBT模塊的封裝熱應力，并討論了熱應力與分層率之間的關系。以上工作只考慮了多層堆疊結構的層厚對模塊熱應力的影響，尚未涉及各層的選材和焊接順序。
多層堆疊模塊的內部熱應力、熱變形與模塊內各層選材、結構形式、焊料選用、裝聯順序密切相關。本文以某高集成瓦片式模塊為研究對象，在常用工藝、材料范圍內，基于 ANSYS 討論了不同選材、焊接方案對焊接殘余應力的影響，并給出了優化方案。
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