ansys激光焊接體熱源的案例
abaqus中焊接高斯面熱源和高斯體熱源程序 ￥19.89
abaqus中焊接中高斯面熱源和高斯體熱源程序
激光焊模擬-熱源模型+附：ABAQUS與MSC.Marc焊接模擬的簡(jiǎn)要對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)，因此一般需要進(jìn)行子程序開(kāi)發(fā)。</p><p>下面對(duì)MSC.Marc和ABAQUS的激光焊接模擬進(jìn)行簡(jiǎn)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(dú)樹(shù)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(guò)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(kāi)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(méi)有衰減），這與實(shí)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(kāi)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(hù)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(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)。6.14版本時(shí)代，abaqus推出過(guò)一款插件AWI，功能還算不錯(cuò)，但無(wú)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(gè)（或2~3個(gè)）step，對(duì)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(diǎn)）。從2016版開(kāi)始，ABAQUS求解器支持了逐漸激活（EPA，ELELMENT PROGRESSIVE ACTIVATION），以實(shí)現(xiàn)經(jīng)典應(yīng)用場(chǎng)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(kāi)發(fā)，本人對(duì)新版本探索了一段時(shí)間，仍然覺(jué)得非常懵逼。
展開(kāi) TiO2活性劑對(duì)不銹鋼激光焊接等離子體聲發(fā)射效應(yīng)的影響
重慶市特種焊接材料與技術(shù)高校工程研究中心，重慶 400054
摘 要：針對(duì)不銹鋼采用添加TiO2活性劑進(jìn)行活性脈沖激光焊接研究，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接過(guò)程的結(jié)構(gòu)負(fù)載聲發(fā)射信號(hào)，研究了激光焊接過(guò)程等離子體信息的表征方法及其活性焊接機(jī)理. 結(jié)果表明，添加TiO2活性劑增強(qiáng)了材料對(duì)激光能量的吸收，增強(qiáng)了等離子體的能量及其對(duì)材料的傳熱，從而影響焊接過(guò)程傳熱效應(yīng)，這是添加TiO2活性劑的脈沖激光焊接熔深增加的主要機(jī)理.
利用實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接過(guò)程中的等離子體聲發(fā)射信號(hào)可以對(duì)活性脈沖激光焊接過(guò)程的等離子體變化行為進(jìn)行檢測(cè)和評(píng)估.
由焊接過(guò)程中采集得到的等離子體聲發(fā)射信號(hào)統(tǒng)計(jì)而來(lái)的振鈴計(jì)數(shù)特征值，以及計(jì)算而來(lái)的RMS波形和相應(yīng)信號(hào)的功率譜分布，均反映了活性劑的添加增強(qiáng)了激光焊接過(guò)程等離子在時(shí)頻域上的活動(dòng).
關(guān)鍵詞：活性劑；脈沖激光焊；等離子體；聲發(fā)射
0 序 言
激光焊接是一種具有高能量密度熱源特征和高效率的焊接方法，在工業(yè)制造領(lǐng)域獲得了非常廣泛的應(yīng)用.
而添加活性劑的活性激光焊可以顯著增大焊縫熔深，進(jìn)一步提高焊接效率，這也已在行業(yè)內(nèi)形成共識(shí).
對(duì)于MIG、TIG這一類(lèi)電弧焊接方法的活性焊，國(guó)內(nèi)外研究者往往認(rèn)為活性劑改變?nèi)鄢乇砻鎻埩?duì)流和收縮電弧導(dǎo)電通道是熔深增加的主要機(jī)理[1, 2]. 而激光焊形成的熔池更小，熔池存在于液態(tài)的時(shí)間也遠(yuǎn)小于電弧焊. 這使得表面張力在促進(jìn)熔池對(duì)流的驅(qū)動(dòng)力中不能起到電弧焊接方法中的主要作用. 因此，活性激光焊的熔深增加機(jī)制是研究活性激光焊并提高焊接質(zhì)量和效率的關(guān)鍵.
王小博等人[3]研究了鹵化物活性劑對(duì)Nd:YAG激光焊接鋁合金焊縫熔深的影響，并運(yùn)用高速攝像及光譜診斷的方法來(lái)分析鹵化物活性劑對(duì)鋁合金激光焊接熔深增加的作用機(jī)理，結(jié)果表明，鹵化物活性劑使等離子體對(duì)激光的散射、折射和逆韌致吸收減小，可以導(dǎo)致透過(guò)等離子體照射在試件表面的激光功率密度增大.
展開(kāi) 干貨 | ANSYS激光焊接過(guò)程熱應(yīng)力仿真應(yīng)用
激光焊接具有功率密度高、熱影響區(qū)和熱變形小、焊縫深寬比大、焊接質(zhì)量高等許多優(yōu)點(diǎn)，此外，激光焊接還具有加工區(qū)域細(xì)小、能量密度高、熱源易控制、熱影響區(qū)窄等特點(diǎn)。因此，激光焊接是鋼/鋁異種金屬的理想焊接方法。
利用Ansys Workbench仿真平臺(tái)可直接對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行熱固耦合數(shù)值求解，進(jìn)而得到給定工藝參數(shù)條件下的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布。示意簡(jiǎn)單模型如下：
幾何模型
仿真過(guò)程中，對(duì)于模型三個(gè)部件，采用掃描方法劃分六面體網(wǎng)格，板材厚度方向上，定義三層網(wǎng)格以捕捉彎曲變形效果；材料選用普通結(jié)構(gòu)鋼。
網(wǎng)格模型
1.激光焊過(guò)程瞬態(tài)熱分析
為了仿真激光焊接過(guò)程產(chǎn)生的熱場(chǎng)分布，必須建立精確地熱源。對(duì)于這種移動(dòng)熱源施加問(wèn)題，可以借助ANSYS軟件的ACT工具“Moving_Heat_Flux”實(shí)現(xiàn)高斯熱源載荷設(shè)置：移動(dòng)熱流率或移動(dòng)熱能量?jī)煞N方式。
移動(dòng)熱流率源載荷：
熱動(dòng)熱能量源載荷：
本案例中，采用移動(dòng)熱流率載荷，熱源移動(dòng)速度為5 mm/s，從初始時(shí)刻起，作用總時(shí)間44 s，激光能流量強(qiáng)度為7.5 w/mm2，作用區(qū)域半徑5 mm。結(jié)構(gòu)外表面設(shè)置對(duì)流換熱條件，環(huán)境溫度22度。
展開(kāi) 
