ansys焊接計算的案例
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。
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智能計算時代的電子仿真--Ansys AEDT、Ansys Lumerical與智能計算相結合【6月11直播】
AI的大熱也使電子仿真進入了智能計算時代，這一時代，計算不再局限于傳統的數值運算，而是具備感知、學習、推理和決策能力，推動各領域向智能化、自動化、精準化方向變革。
Ansys一系列電子仿真軟件也順應時代與智能化計算相結合，AEDT和Lumerical分析工具可進行高頻、低頻、電子散熱、光電等領域的仿真分析；Lumerical等產品可以結合智能化計算進行光子學的優化和逆向設計。
6月11日，Ansys推出網絡研討會『智能計算時代的Ansys仿真軟件-微電子應用』，了解智能計算時代的電子仿真，下方預約了解學習??
時間：6月11日（星期三），16：00-17：00
內容簡介：Ansys 的軟件家族中的AEDT和Lumerical分析工具，可以進行高頻、低頻、電子散熱、光電等領域的仿真分析，具有廣泛的用途和廣大的用戶。Ansys AEDT產品可以結合智能化計算方法，高效率的評估微電子器件的PI/SI等特征。AEDT產品也可以結合智能化計算方法，進行高精度電學物性、熱學物性和力學物性的高精度計算。Lumerical等產品可以結合智能化計算進行光子學的優化和逆向設計。本次講座將從PI/SI，高精度物性以及光子學等方面向用戶介紹Ansys產品與智能化計算的結合。
講師：
張國軍 | 中潤漢泰資深Ansys產品工程師
資深Ansys產品工程師，智能化計算工程師，北京理工大學碩士。在經典仿真與智能化計算方面有較多經驗積累，參與眾多汽車、國防項目的仿真咨詢和深度開發。
展開 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容，也是比較復雜的一個過程，幾個比較關鍵的問題是熱源函數的描述、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置語言。
本次主要介紹單元生死的應用，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。
詳細地說，激活單元死這個狀態時，ANSYS程序將單元剛度矩陣乘以很小的因子，程序默認值為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，死單元的質量、阻尼、比熱等等參數也設置為0，單元的應力應變也因此為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。
材料屬性包括結構參數和熱參數，具體包含彈性模量，泊松比，屈服強度，塑性屬性，材料密度，熱膨脹系數，熱傳導系數，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。
展開 
鋼結構焊接的Ansys數值模擬
摘 要：鋼結構主要的連接方法為焊接連接。準確的焊接模擬對節點承載力、焊接變形等分析具有重要的意義。利用Ansys軟件可以實現焊接的數值模擬。把焊接模擬的溫度場、焊接溫度動態變化過程等數值模擬結果與前人試驗結果進行對比，結果表明，采用Ansys軟件進行三維實體建模、并結合生死單元技術模擬焊接過程，求解溫度場與應力應變場，其結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力結果，與實際焊接情況相符。此結論為Ansys軟件進行工程結構的焊接模擬的可靠性分析提供了實用的參考價值。
關鍵詞：鋼結構；Ansys數值模擬 ；焊接溫度場；殘余應力
引言
眾所周知，鋼結構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、應用最多的連接方法之一[1]。在眾多的焊接方法當中，電弧焊由于設備輕便、搬運靈活、適合于鋼結構的施工作業等特點，成為主要的焊接方法。電弧焊就是在鋼構件連接處，借助電弧放電所產生的高溫，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，熔池內形成高溫液態金屬，熔池外部熱影響區和母材區域固體傳熱，導致焊接前后溫度的劇烈變化，從而在焊接結構內部產生殘余應力和殘余應變，外部產生殘余變形[2]。在某種程度上，殘余應力會影響到結構的承載能力，殘余變形會導致鋼結構施工安裝困難，殘余應變在使用過程中的釋放會影響到結構后期的正常使用。所以研究鋼結構焊接過程具有很大的實際意義。
計算機技術的飛速發展推動了數值模擬在結構焊接中的應用[3]。焊接數值分析軟件也日趨增多，其中Ansys由于功能強大、計算結果可靠、操作簡便等特點，成為目前土木工程領域常用的有限元軟件之一。
展開 ANSYS Mechanical在焊接仿真中的應用
該插件嵌入在Workbench界面中，提供了以平面高斯熱源法為基礎的移動熱源分布方式，在該插件中用戶可以指定焊移動速度、焊接電流、功率，焊接時間等參數。除此之外，進行傳熱過程分析，還需要輸入瞬態熱分析所需的其他邊界條件如Convection等。此案例中輸入的焊接相關參數如下所示：
針對此類大規模仿真問題，建議使用HPC高性能計算，可以充分發揮計算機硬件性能，大幅度提高求解效率。最終針對該參數下的焊接瞬態熱分析結果如下：
基于瞬態熱分析之上，可以進行焊后應力分析。通過前述建立的ANSYS Workbench的耦合分析流程，通過import load方式將熱分析溫度場傳遞給結構場進行應力分析。
同時根據實際工況對該構件施加約束，進行應力分析，最終得到某一時刻應力云圖如下所示：
在ANSYS經典版中建立該構件的幾何模型，采用solid70，建立好的模型如下圖所示：
通過MP命令建立完整的材料參數表，如下圖所示：
通過esize等命令，對該模型進行局部網格控制，生成六面體網格，并達到較高的網格質量。有限元模型如下：
本例中同樣采用高斯熱源方式進行模擬，相關焊接工藝以參數方式表達，為后期優化提供基礎，典型的命令流如下：
對該模型底部施加固定約束，根據APDL中設定的求解參數進行迭代計算，迭代曲線如圖所示：
經過求解計算后可以得到該焊接件的溫度場分布云圖，如下圖提出的某時刻溫度場分布云圖：
[參考文獻]
[1] 焊接數值模擬技術及其應用 汪建華
該文章已在西莫論壇電子期刊發表
下載詳見附件：
西莫電子期刊第12期.pdf
展開 網絡課 | ANSYS焊接機器人仿真相關案例分享
1、課程簡介
對于焊接機器人而言，焊接質量非常重要，而焊接質量主要受機械手定位精度和焊接工藝參數等方面的影響。本文重點就焊接機器人定位精度和焊接工藝參這兩方面的內容進行展開，詳細介紹ANSYS的相關仿真應用案例以及具體的仿真流程方法。
2、課程時間
4月27日（15:00-16:30）
3、適用人群
機器人、自動化設備、工裝夾具、焊接工藝等相關技術人員。
4、講師介紹
陳 猛（Ansys資深結構工程師、陽普科技金牌講師）
碩士畢業于廣東工業大學機械工程學院。擁有8年CAE仿真工作經驗，負責并參入了多項國基項目和工程項目，如超聲波振動系統的研究，硬脆性材料加工過程裂紋擴展的研究，電梯轎架靜動載解析問題，新能源電池包結構強度問題，壓縮機配管系統振動噪聲問題等。目前在陽普科技擔任ANSYS結構工程師一職，負責ANSYS結構產品的售前/售后技術支持以及仿真項目咨詢工作，擁有較為豐富的仿真培訓經驗和工程項目仿真經驗。
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。
現通過ansys焊接過程，講解生死單元的應用。
兩個平板進行對接，采用V型坡口。在焊接的過程中，焊料不斷加入坡口，進行焊接。平板溫度采用20℃，焊料溫度采用1500℃。
展開 【12月12-15日 北京】焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構有限元計算培訓
一、課程背景
ANSYS 軟件因其領先的“虛擬樣機”理念和技術、強大的功能和便捷的操作，迅速發展成為CAE領域中使用范圍最廣、應用行業最多的數值仿真工具。
ANSYS workbench具有強大的建模和仿真分析技術，并且操作簡單，易于掌握。為了讓廣大分析人員更好地掌握焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構的設計與計算技巧，弄清ANSYS workbench焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構計算原理和操作技巧，特舉辦《焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構有限元計算》培訓。本專題基于ANSYS workbench平臺，通過大量的理論和工程實例講解，使學員在較短時間內掌握ANSYS workbench的使用方法；掌握焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構強度、疲勞、熱應力和蠕變的ANSYS workbench計算原理與計算技巧，弄清焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構動力學響應、優化設計與模態計算原理并掌握其計算技巧。本專題可為焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構的計算仿真提供有效、可靠和全面的數值解決方案和技術支撐。
二、時間及地點
2019年12月12日-12月15日 江蘇*南京 (第一天報到，授課3天)
三、主講專家
該課程講師，副教授，博士畢業于哈爾濱工業大學工程力學專業，擅長工程數值分析，14年仿真分析經驗；仿真領域涉及結構靜、動力計算，結構疲勞、損傷與斷裂，計算流體力學，流固耦合及多物理場耦合數值模擬，轉子及多體動力學，工程傳熱與熱應力計算，爆炸與沖擊力學，Ansys二次開發等。發表學術論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇，申請發明專利2項。培訓70多場次，學員上千人。
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的焊接參數對其溫度場的影響分析
焊接過程數值模擬中，熱源擬合，溫度場的模擬是最基本的工作，然后就是應力和變形的模擬。
我們可以看到大量這方面的文章，溫度場的模擬起步也較早，也積累了比較豐富的經驗，在實際生產中得到了一定的應用。溫度場的模擬是對焊接應力、應變場及焊接過程其他現象進行模擬的基礎，通過溫度場的模擬我們可以判斷固相和液相的分界，能夠得出焊接熔池形狀。
焊接溫度場準確模擬的關鍵在于提供準確的材料屬性，熱源模型與實際熱源的擬合程度，熱源移動路徑的準確定義，邊界條件是否設置恰當等。與通用軟件相比，專業焊接軟件使用起來更加方便，減少了通用軟件很多操作時間。例如SYSWELD中有焊接熱源模型，有雙橢球（Goldak）熱源模型（適于TIG，MIG焊接）及圓錐（Conical）熱源模型（適于激光、電子束等焊接）可以供使用者選擇；并且具有熱源校準功能，使得熱源的擬合盡可能與實際情況相吻合。
焊接應力與變形問題可以分為兩類，一是焊接過程中的瞬態應力應變分析，二是焊接后的殘余應力與應變計算。對后者進行分析計算的較多，主要是為了減少殘余應力，控制變形，防止缺陷的產生。經過幾十年年的發展，應力與變形的計算日益成熟。結果精度也在不斷提高。改進了計算方法的效率和穩定性，計算速度更快，收斂性更好。還有很多程序應用了并行計算功能，進一步提升了計算速度，模型也考慮得更加精細。深入研究了對焊接應力與變形的影響因素。
例如材料屬性隨溫度變化，焊接接頭幾何形狀，焊縫道數，不同的焊接方法等等。對于焊接局部模型，存在非常強烈的非線性特征，材料經過高溫，相變，冷卻后會有殘余應力，因此對焊接附近需要進行詳細模擬。而作為整體結構而言，可能又體現為彈性變形，所以線彈性分析就夠了。
展開 
ANSYS Workbench在焊接仿真中應用技術分類
ANSYS Workbench在焊接仿真中應用技術分類
作者：大龍貓 微信公眾號：CAE_ANSYS
焊接仿真主要考察的是移動的一個熱源，隨著時間在空間而不斷的移動，熱量加載到物體的表面來模擬焊接，結果查看的是隨時間變化的溫度，進一步查看的是由溫度產生的應力，更進一步查看溫度產生的殘余應力。 焊接仿真在實際使用中越來越多的得到了應用，一般關注的為焊接的溫度和殘余應力或者變形。根據目前關于焊接類型的仿真分析，結合個人經驗，總結了以下幾點分析類型和要點，包括不同類型的分析和部分路徑相關的分析。作者專注于ANSYS系列軟件， 所以目前所有的分析都是采用ansys來完成的，而使用ansys workbench越來越多，故以下分類的結果是在ansys workbench中完成的。
模擬焊接用的熱源分為高斯熱源、錐型熱源、雙橢球熱源、圓柱熱源等，本次主要考慮高斯熱源的應用，而其他熱源主要是模擬函數的不同所致，查找不同函數來替換即可。
1. 高斯移動熱源直接加載到焊接位置表面
這種方法是直接加載一個移動的熱源，添加到平板，主要適用于平板大，焊料少，焊料的存在與否對整體溫度影響不大，熱源加載到平板的表面
具體結果如下圖所示，添加溫度結果可以查看需要的結果。
展開 【8月16-19日 北京】焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構有限元計算研修班
課程背景
ANSYS 軟件因其領先的“虛擬樣機”理念和技術、強大的功能和便捷的操作，迅速發展成為CAE領域中使用范圍最廣、應用行業最多的數值仿真工具。
Ansys workbench具有強大的建模和仿真分析技術，并且操作簡單，易于掌握。為了讓廣大分析人員更好地掌握焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構的設計與計算技巧，弄清Ansys workbench焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構計算原理和操作技巧，特舉辦《焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構有限元計算》研修班。本研修班基于Ansys workbench平臺，通過大量的理論和工程實例講解，使學員在較短時間內掌握Ansys workbench的使用方法；掌握焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構強度、疲勞、熱應力和蠕變的Ansys workbench計算原理與計算技巧，弄清焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構動力學響應、優化設計與模態計算原理并掌握其計算技巧。本研修班可為焊接、螺栓連接結構與過盈裝配結構的計算仿真提供有效、可靠和全面的數值解決方案和技術支撐。
時間和地點
2019年8月16-8月19日 北京
（第一天報到，授課3天）
主講專家
該課程講師，副教授，博士畢業于哈爾濱工業大學工程力學專業，擅長工程數值分析，14年仿真分析經驗；仿真領域涉及結構靜、動力計算，結構疲勞、損傷與斷裂，計算流體力學，流固耦合及多物理場耦合數值模擬，轉子及多體動力學，工程傳熱與熱應力計算，爆炸與沖擊力學，Ansys二次開發等。發表學術論文20余篇，其中SCI、EI收錄論文13篇，申請發明專利2項。培訓70多場次，學員上千人。
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
基于ANSYS的多層堆疊模塊焊接殘余應力分析及選材優化
張 彥，許 典，趙希芳
( 南京電子技術研究所，江蘇 南京 210039)
摘 要：分析了某多層堆疊模塊的焊接殘余應力，討論了各功能層不同選材、焊接順序對模塊殘余應力的影響，并給出了優化方案。利用ANSYS軟件進行有限元分析計算，采用ANAND本構模型描述焊錫的黏塑性行為，采用基于接觸的多點約束( Multi-point Constraint，MPC) 算法實現焊錫層與功能層的跨尺度自由度耦合。計算結果表明，焊接順序對模塊殘余應力影響較小，各功能層的選材需要綜合考慮模塊變形及應力安全裕度。剛度較大的底板層可以同時降低模塊變形和高溫共燒陶瓷( High Temperature Co-fired Ceram-ic，HTCC) 層應力。熱膨脹系數較小的蓋板層可以降低HTCC層應力，但會增大模塊整體變形。底板選用Al /SiCp( 65%) ，蓋板采用可伐合金，可以得到變形及應力安全裕度均滿足要求的方案。
展開 MatlabGUI界面調用Ansys計算并輸出計算結果
.*'},'File Selector'); strh = [Pnameh,Fnameh];
pathname = Pnameh;
set(handles.text1,'String',strh);
[temp1,temp2] = xlsread(strh);
set(handles.uitable1,'Data',temp1);
% Update handles structure
guidata(hObject, handles);
為了讀取圖示方框中的數據，并用到ANSYS的APDL文件中，需要字符串的讀取和合并，首先需要使用str2num函數把字符串轉換成數值，如果沒有輸入值時，使用缺省值。
將兩個txt合并成test3.mac作為APDL語言開始的參數定義，生成test3.mac之后再使用system函數調用ANSYS的求解器，并讀取test3.mac進行計算
在計算之前，是不能生成圖片的，這時需要設置只有點擊“開始重構”按鈕之后，其他按鈕才可用。
點擊按鈕開始計算之后，會分別輸出兩個名為residualstress.jpg和deformation.jpg的圖片，對應的語句為
/image,save,'E:\GUIRStest\residualstress',jpg
設置當點擊“生成殘余應力云圖”和“生成角變形云圖”時，會讀取圖片的路徑并使用imshow生成圖片。
至此，一個簡易的MatlabGUI界面調用ANSYS計算并輸出圖片就完成了。
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