ansys平板焊接的案例
三維平板堆焊焊接及殘余應(yīng)力分析
利用ANSYS經(jīng)典進(jìn)行三維平板堆焊焊接及殘余應(yīng)力分析。
關(guān)鍵詞：焊接分析 高斯熱源 熱分析 移動(dòng)熱源 殘余應(yīng)力分析 ANSYS經(jīng)典 焊接熔池
如果反響不錯(cuò)，下次再出個(gè)WORKBENCH的版本和視頻
計(jì)算分析講解演示視頻：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10105
平板焊接仿真分析-基于Abaqus的用戶自定義子程序（DFLUX） ￥5
說(shuō)明：
1. 本文使用到的軟件版本如下：
Abaqus 2019
Intel Visual Fortran 2016
Microsoft Visual Studio 2015
2. 本文采用的熱源模型為：雙橢球形熱源模型
3. 建立模型提交Job之前依次安裝Abaqus、VS和Fortran，并做好相關(guān)配置。
最后的仿真結(jié)果如下：
有限元主要建模過(guò)程：
1. Part模塊
類型為：3D Deformable
2. Property模塊
設(shè)置材料的密度、彈性、塑性、熱傳導(dǎo)率、熱膨脹系數(shù)、比熱、潛熱
3. Step模塊
建立兩個(gè)分析步，分別為Heating和Cooling，類型為Coupled temp-displacement，分析步時(shí)間分別為20、600。
4. Interaction模塊
設(shè)置表面對(duì)流換熱條件和熱輻射條件
5. Load模塊
定義體熱源和預(yù)定義溫度場(chǎng)
6. Mesh模塊
選擇單元類型為Coupled Temperature-Displacement（C3D8T）
7. 編輯模型屬性（Model-->Edit Attributes）
設(shè)置絕對(duì)零度(-273.15)和波爾茨曼常數(shù)(5.67E-8)。
8. Job模塊
建立Job，在General選項(xiàng)卡添加User subroutine file（Fortran文件），并提交。
展開(kāi) 模擬雙層平板焊接inp文件（含編寫(xiě)子程序） ￥3
本ABAQUS的inp算例為通過(guò)編寫(xiě)Fortran子程序（在附件中）實(shí)現(xiàn)的模擬平板雙層焊接的算例（在附件中），傾情奉獻(xiàn)。
abaqus經(jīng)典案例——平板雙層焊接inp文件及子程序 ￥5
附件為平板雙層焊接inp文件及相應(yīng)的子程序文件
ABAQUS焊接模擬-平板對(duì)接生死單元填充焊料（CAE操作）
本文通過(guò)ABAQUS熱力耦合方式講解填充焊料焊接（MIG、MAG、埋弧焊等）模擬過(guò)程，主要是運(yùn)用生死單元，分析步和modelchange以及子程序的相互配合來(lái)實(shí)現(xiàn)焊料的及時(shí)添加。
詳細(xì)操作視頻講解請(qǐng)查看：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10139
啥也不說(shuō)了，先上圖，本例子只是操作的講解，所以生死單元分的比較粗，自己做的話可以細(xì)化，這樣更接近于實(shí)際：
主要的關(guān)鍵操作如下：
1、分析步方面：建立多個(gè)分析步，先殺死所有焊接單元，然后挨個(gè)激活+焊接，即先激活第一個(gè)焊接單元，然后再焊第一個(gè)焊接單元；再激活第二個(gè)焊接單元，焊第二個(gè)焊接單元......如此循環(huán)下去，一直到激活最后一個(gè)焊接單元，焊接最后一個(gè)焊接單元，最后冷卻，也可以每焊完一個(gè)焊接單元就冷卻一定的時(shí)間，都行，本例子為了簡(jiǎn)化，就中間的冷卻分析步給省略了。分析步如圖所示：
2、接觸模塊：創(chuàng)建3種接觸，第一種是modelchange，用來(lái)殺死和激活單元的；第二種是對(duì)流；第三種是輻射。對(duì)流和輻射由于每激活一個(gè)單元，表面就改變，所以要建立多個(gè)對(duì)流和輻射。modelchange、對(duì)流和輻射要與分析步對(duì)應(yīng)。接觸如圖所示：
剩下來(lái)其他的都差不多，在此就不多說(shuō)了。
本例僅供參考，如若有錯(cuò)誤，歡迎指正。本人QQ:289328659，歡迎交流。
版權(quán)所有，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處！！！
展開(kāi) 鑄鐵平臺(tái)：機(jī)械制造的“基準(zhǔn)平面核心”，撐起檢驗(yàn)/焊接/裝配精度
在機(jī)械制造領(lǐng)域，檢驗(yàn)、焊接、裝配是決定產(chǎn)品精度與合格率的三大核心工序，而鑄鐵平臺(tái)（鑄鐵平板）正是貫穿這三大工序的基準(zhǔn)平面設(shè)備。它并非簡(jiǎn)單
鑄鐵平臺(tái)：機(jī)械制造的“基準(zhǔn)平面核心”，撐起檢驗(yàn)/焊接/裝配精度
在機(jī)械制造領(lǐng)域，檢驗(yàn)、焊接、裝配是決定產(chǎn)品精度與合格率的三大核心工序，而鑄鐵平臺(tái)（鑄鐵平板）正是貫穿這三大工序的基準(zhǔn)平面設(shè)備。它并非簡(jiǎn)單的承重載體，而是為各環(huán)節(jié)提供、穩(wěn)定基準(zhǔn)面的“精度錨點(diǎn)”，直接決定零部件適配性、焊件成型質(zhì)量與成品檢驗(yàn)可靠性，是機(jī)械制造不可或缺的核心裝備。
機(jī)械制造對(duì)基準(zhǔn)平面的核心要求是“穩(wěn)”與“準(zhǔn)”：既要承受零部件、焊件的重載，又要抵御加工振動(dòng)、焊接高溫的影響，更需長(zhǎng)期保持平面度，確保各工序基準(zhǔn)。鑄鐵平臺(tái)憑借材質(zhì)、工藝與結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)契合需求—采用HT250/HT300強(qiáng)度灰鑄鐵鍛造，經(jīng)自然時(shí)效與人工時(shí)效雙重處理釋放內(nèi)應(yīng)力，搭配銑削加工，可實(shí)現(xiàn)微米級(jí)平面度，且不易變形，這是普通金屬板、水泥地面無(wú)法替代的核心價(jià)值。
一、焊接基準(zhǔn)平面：穩(wěn)定成型，降低返工率
焊接是機(jī)械制造中連接零部件的關(guān)鍵工序，高溫與振動(dòng)易導(dǎo)致工件移位、變形，而鑄鐵平臺(tái)的平整工作面能從源頭解決這一問(wèn)題。焊接前，通過(guò)夾具將焊件固定在平臺(tái)基準(zhǔn)面上，確保擺放平整、定點(diǎn)，避免焊接過(guò)程中出現(xiàn)偏移。
其強(qiáng)度材質(zhì)能吸收焊接振動(dòng)與熱量，減少工件熱變形，加厚面板與加密加強(qiáng)筋結(jié)構(gòu)則可適配大型重載焊件，避免局部應(yīng)力集中導(dǎo)致平臺(tái)自身變形，保證焊縫均勻美觀，大幅降低返工成本，適配工程機(jī)械、鋼結(jié)構(gòu)等機(jī)械制造場(chǎng)景。
二、裝配基準(zhǔn)平面：對(duì)接，保障部件適配
機(jī)械裝配的核心是讓各零部件對(duì)接、間隙均勻，鑄鐵平臺(tái)作為基準(zhǔn)平面，為部件定點(diǎn)提供可靠支撐。
展開(kāi) ABAQUS焊接模擬-移動(dòng)熱源（DFLUX）-平板對(duì)接不帶生死單元圖文介紹
本文通過(guò)ABAQUS對(duì)平板對(duì)接TIG焊過(guò)程模擬分析，得到焊接過(guò)程及焊后溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)和變形的分布情況。
詳細(xì)操作視頻講解請(qǐng)查看：http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10055
溫度場(chǎng)變化
應(yīng)力場(chǎng)變化
變形
1、模型只看宏觀溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)及變形，故模型作如下假設(shè)：
（1）材料為各向同性材料；
（2）不考慮熔池流動(dòng)的影響；
（3）不考慮相變影響。
2、本文采用全模型分析，模型使用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位制（m制），模型尺寸為：0.05m*0.04m*0.003m，采用非均勻網(wǎng)格，焊縫中心網(wǎng)格較密，遠(yuǎn)離焊縫網(wǎng)格變稀，模型及網(wǎng)格如圖所示。
展開(kāi) 平板聲學(xué)分析Ansys
檢測(cè)到結(jié)構(gòu)模型的固有頻率
/post26
plcplx,0
nsol,2,1,u,x,d1ux
store
conjug,3,2
prod,4,2,3
sqrt,5,4
*get,uxmx,vari,5,extrem,tmax
/COM -------------------------------------------------------------
/COM Expected Result:
/COM
/COM The following "uxmx" should equal
/COM -------------------------------------------------------------
*status,uxmx
finish
平板的聲學(xué)分析Ansys.doc
展開(kāi) ANSYS與ABAQUS比較之實(shí)例8---帶孔平板的熱應(yīng)力分析1
本博文是關(guān)于ANSYS與ABAQUS比較之系列博文，本例子使用ABAQUS做熱應(yīng)力分析，后面會(huì)使用ANSYS對(duì)同一個(gè)問(wèn)題做熱應(yīng)力分析。
【問(wèn)題描述】
一個(gè)帶孔平板結(jié)構(gòu)如下圖
該平板上邊沿固定，左右兩邊是滾動(dòng)支座支撐。該板的初始溫度是25度，現(xiàn)在要求當(dāng)溫度升高到150度時(shí)，板中的應(yīng)力分布。
已知：材料的彈性模量是2e9pa, 泊松比是0.3,熱膨脹系數(shù)是1.35e-5/度。
【問(wèn)題分析】
1.
分析類型。這是一個(gè)平面應(yīng)力問(wèn)題，應(yīng)力的產(chǎn)生是因?yàn)闇囟鹊淖兓瘜?dǎo)致產(chǎn)生了熱應(yīng)變，而該熱應(yīng)變又被約束限制導(dǎo)致熱應(yīng)力的產(chǎn)生。
2.
非線性考慮。只有一個(gè)物體，不存在接觸非線性；沒(méi)有材料非線性；沒(méi)有幾何非線性。總之，這就是一個(gè)最簡(jiǎn)單的線彈性分析。
3. 幾何建模。由于該結(jié)構(gòu)左右對(duì)稱，只取一半研究。
4.
邊界條件。除了常規(guī)的位移邊界條件以外，對(duì)該板施加預(yù)定義溫度場(chǎng)25度，而在第一個(gè)分析步修改該溫度場(chǎng)的溫度為150度。
【求解過(guò)程】
1. 創(chuàng)建部件
只取一半建模，它是一個(gè)二維的可變形部件。
2. 定義材料屬性
只需要定義彈性模量，泊松比及線膨脹系數(shù)。
3. 定義截面屬性
創(chuàng)建均質(zhì)的實(shí)體截面，并將上述材料屬性賦予給它，然后將該截面屬性賦予給前面的部件。
4. 裝配部件
唯一的部件，導(dǎo)入到裝配即可。
5.設(shè)置分析步
兩個(gè)分析步。
新創(chuàng)建的分析步是最一般的靜力學(xué)通用分析步。
6.定義載荷和邊界條件
首先定義位移邊界條件，在初始分析步中，固定上邊，左右兩邊施加X(jué)方向的位移限制。
使用預(yù)定義場(chǎng)確定溫度。
對(duì)整塊板施加25度的初始溫度。
展開(kāi) 基于ANSYS經(jīng)典界面的受拉平板的蠕變分析
本文給出一個(gè)例子，該例子十分簡(jiǎn)單，是對(duì)一個(gè)900度下的受拉平板做蠕變分析。
該例子來(lái)自于《ANSYS機(jī)械工程應(yīng)用精華50例》的第22個(gè)例子。【（第三版），高耀東，劉學(xué)杰主編，電子工業(yè)出版社，2011.】，本文主要對(duì)其加強(qiáng)了顯示部分和講解部分，以便用戶能更清晰地理解其分析過(guò)程。
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[問(wèn)題描述]
一矩形平板，左端固定，右端作用有恒定壓力P=100MPa，平板長(zhǎng)100mm，高30mm，材料的彈性模量是2e5MPa,泊松比是0.3，
蠕變方程是：，要分析在900度下，10萬(wàn)秒后平板的位移情況。
【問(wèn)題分析】
此問(wèn)題屬于材料非線性的結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析。
模型十分簡(jiǎn)單，是薄板，平面應(yīng)力問(wèn)題，創(chuàng)建長(zhǎng)方體后劃分網(wǎng)格即可以得到有限元模型.
材料模型：要定義蠕變參數(shù)。
用兩種方式進(jìn)行比較，一種是有蠕變發(fā)生的，一種是沒(méi)有蠕變發(fā)生的。
【問(wèn)題求解】
1. 前處理
（1.1）創(chuàng)建單元類型
/prep7
et,1,plane42
上述命令進(jìn)入到前處理器，并創(chuàng)建了單元類型plane42,默認(rèn)是平面應(yīng)力問(wèn)題。
（1.2）定義材料模型
mp,ex,1,2e5
mp,prxy,1,0.3
tb,creep,1
tbdata,1,5e-23,7
上述命令首先定義了材料的彈性模量與泊松比，然后定義了蠕變模型，并給定了兩個(gè)系數(shù)。
（1.3）創(chuàng)建幾何模型
rect,1,100,0,30
上述命令繪制一個(gè)矩形。
展開(kāi) 帶孔等厚平板ansys 分析源代碼和例子
機(jī)械分析源代碼
基于ANSYS的某焊接件兩焊縫在順序焊接過(guò)程中的分析（生死單元應(yīng)用案例）
例如，在焊接分析過(guò)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(xiàng)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?duì)應(yīng)的實(shí)體從模型中刪除，或者激活重新生成材料，而是通過(guò)將其剛度矩陣，或者傳導(dǎo)矩陣（對(duì)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(duì)載荷向量生效，等效于將單元?dú)⑺溃煌瑯樱?dāng)一個(gè)單元被重新激活時(shí)，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(méi)有應(yīng)變記錄，在熱分析里面沒(méi)有熱量存儲(chǔ)。需要注意的是，生死單元對(duì)大部分單元可以應(yīng)用，然而對(duì)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(jì)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?dú)⑺溃梢岳肊table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(zhǎng)過(guò)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(guò)程是一致的，主要包括三個(gè)步驟：建模，施加載荷并求解，查看結(jié)果。
今年隨著ANSYS19.0的推出，也帶來(lái)了一個(gè)好消息：ANSYS V19.0在Workbench界面下新增了網(wǎng)格生死功能。以往我們只能在經(jīng)典界面下進(jìn)行網(wǎng)格生死操作，或者在Workbench界面下借助APDL來(lái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格生死，這種操作既不方便又容易出錯(cuò)。V19.0以后的版本用戶可以通過(guò)簡(jiǎn)單的菜單操作在WB界面下實(shí)現(xiàn)網(wǎng)格生死功能。
展開(kāi) ANSYS與ABAQUS比較之實(shí)例4---圓壓頭與平板的接觸分析1
本文是ANSYS與ABAQUS比較之系列篇，本文是第四篇，關(guān)注的是在接觸分析方面二者的異同。
由于分析比較復(fù)雜，該比較分為兩篇來(lái)說(shuō)明。本篇1是使用ABAQUS進(jìn)行求解的過(guò)程，下篇2則是用ANSYS求解的過(guò)程，比較的結(jié)果將在下篇2中給出。
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【問(wèn)題描述】
一半徑為10mm的圓形薄片，壓在一90mm*30mm的矩形板頂邊中間。在圓片上施加一個(gè)6KN的集中力，使得圓片壓在矩形板上，現(xiàn)在要求分析模型的受力狀態(tài)。
已知：矩形板材料為鋼材，彈性模量為210GPA,泊松比為0.3；圓形薄片相當(dāng)剛硬，可以看做是剛體；在圓片和矩形板之間沒(méi)有摩擦。
（該問(wèn)題來(lái)自于張建華，丁磊的《ABAQUS基礎(chǔ)入門(mén)與案例精選》，電子工業(yè)出版社，2012.6）
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【ABAQUS6.14的求解要點(diǎn)】
本問(wèn)題是一個(gè)靜力學(xué)問(wèn)題，而且屬于一個(gè)平面應(yīng)力問(wèn)題，對(duì)于板使用平面應(yīng)力單元，對(duì)于圓形薄片則使用解析剛體。
該問(wèn)題還是一個(gè)接觸分析問(wèn)題，它是非線性問(wèn)題的一種。對(duì)于接觸設(shè)置為無(wú)摩擦的接觸。
由于結(jié)構(gòu)關(guān)于Y軸對(duì)稱，為了提高計(jì)算效率，可以進(jìn)一步只取右半邊來(lái)分析。
為了保證接觸收斂，在加載時(shí)，使用兩個(gè)分析步，第一個(gè)分析步加載10N，第二個(gè)分析步加載到6KN。
【ABAQUS6.14的求解過(guò)程】
1 創(chuàng)建部件
本步驟要?jiǎng)?chuàng)建圓形薄片和矩形板，由于對(duì)稱，都只創(chuàng)建一一半。
對(duì)于圓形薄片，使用解析剛體，以表達(dá)其不可變形的效果。
展開(kāi) 基于ANSYS APDL的有裂紋平板問(wèn)題的斷裂力學(xué)仿真（PLANE183）
本篇給出一個(gè)最經(jīng)典的例子，就是一塊平板上有一個(gè)裂紋，在平板上施加拉力，考慮在該力作用下平板強(qiáng)度的問(wèn)題。
【問(wèn)題描述】
一長(zhǎng)平板在中間有一水平裂紋，現(xiàn)在板的上下邊沿施加均布拉力如下圖，要求該裂紋的應(yīng)力強(qiáng)度因子。
其中材料參數(shù)，圖中個(gè)尺寸的大小以及分布力系的大小如下表。
【問(wèn)題分析】
1. 該例子來(lái)源于ANSYS 15.0 APDL幫助中的一個(gè)例子VM256CINT Command>，幫助中對(duì)該例子依次使用PLANE183，SOLID185，SOLID186進(jìn)行建模，并考察應(yīng)力強(qiáng)度因子。本文只使用了其中的PLANE183建模部分，并對(duì)其中命令的順序進(jìn)行了部分整理，并刪除了部分筆者以為不必要的程序。
2. 對(duì)于2-D裂紋，使用ANSYS所推薦的PLANE183單元。
3. 因?yàn)槭且粋€(gè)對(duì)稱問(wèn)題，只取四分之一建模，并把裂紋尖端點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)。
4. 幾何建模時(shí)對(duì)于裂紋用直線表示，而由于裂紋尖端存在著很高的應(yīng)力梯度，需要對(duì)此處仔細(xì)劃分網(wǎng)格。這里用KSCON指明裂紋尖端，并說(shuō)明如何在其周圍劃分網(wǎng)格。
5. 設(shè)置對(duì)稱邊界條件，并用CINT定義計(jì)算裂紋的相關(guān)參數(shù)。
6. 后處理中提取出應(yīng)力強(qiáng)度因子。
7. 本文使用命令流的方式進(jìn)行求解。
【求解過(guò)程】
1. 建模
1.1 創(chuàng)建單元類型
在命令窗口中輸入
/PREP7
ET,1,PLANE183,,,2
上述命令確定用PLANE183來(lái)建模平面應(yīng)變問(wèn)題。PLANE183是ANSYS推薦的建模帶裂紋的平面問(wèn)題的單元。而對(duì)于3D中的裂紋建模，ANSYS所推薦的是SOLID186單元。
1.2 輸入材料屬性
在命令窗口中輸入
MP,EX,1,30E6
MP,NUXY,1,0.3
上述命令定義了材料的彈性模量和泊松比。
展開(kāi) ANSYS與ABAQUS比較之實(shí)例4---圓壓頭與平板的接觸分析2
（14）查看變形，變形最大值為0.17534mm
（15）查看應(yīng)力，應(yīng)力最大值為902.81MPa
4.Abaqus與ANSYS的結(jié)果分析及討論
（1）從收斂上看，二者都能快速收斂；
（2）從結(jié)果上看，由上篇在ABAQUS中計(jì)算得出的應(yīng)力為606.5MPa，而在ANSYS中得出的應(yīng)力為902.81MPa，ANSYS計(jì)算的米塞斯應(yīng)力是ABAQUS計(jì)算的米塞斯應(yīng)力的1.5倍，這相對(duì)誤差是比較大的，至于哪個(gè)軟件計(jì)算的值更接近真實(shí)應(yīng)力，此時(shí)無(wú)法比較，因?yàn)椴牧弦呀?jīng)屈服，除非設(shè)置材料的塑性行為，且與實(shí)驗(yàn)做比較才知道誰(shuí)更接近真實(shí)值，有興趣的朋友可以對(duì)比下。
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【李祖吉】
來(lái)源：宋博士的博客，版權(quán)歸作者所有。
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