ansys生死單元法焊接的案例
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(yīng)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(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?em>單元對(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，等效于將單元殺死；同樣，當(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有應(yīng)變記錄，在熱分析里面沒有熱量存儲(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(zhǎng)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(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 ANSYS生死單元之焊接過程模擬
在ansys計(jì)算過程中，如果需要向模型中加入（或刪除）實(shí)體，模型中對(duì)應(yīng)實(shí)體部位的單元就“存在”（或消亡）。單元生死選項(xiàng)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(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?em>單元對(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，等效于將單元殺死；
同樣，當(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有應(yīng)變記錄，在熱分析里面沒有熱量存儲(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(zhǎng)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(gè)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(gè)平板進(jìn)行對(duì)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 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(jì)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(gè)過程，幾個(gè)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(dòng)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(gè)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(chǎng)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(shí)間歷程過程，計(jì)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(shí)，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(gè)狀態(tài)時(shí)，ANSYS程序?qū)?em>單元剛度矩陣乘以很小的因子，程序默認(rèn)值為1E-6，死單元的單元載荷為0，從而不對(duì)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(hào)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(shí)溫度較高，定義材料通常需要定義多個(gè)溫度下的值。
展開 abaqus增材生死單元焊接仿真 ￥19.89
1.avi
abaqus焊接模擬-有無生死單元
<p><br></p><p>焊接模擬事實(shí)上現(xiàn)在還算比較成熟了，不論使用ansys或者abaqus，有大量的研究工作者做在做著這方面的工作，而且取得了不少驚人的成果。</p><p>然而，一直以來，無論哪個(gè)行業(yè)都有新人的加入，他們對(duì)這些并不熟悉，除了專業(yè)的焊接知識(shí)外還要學(xué)習(xí)軟件及二次開發(fā)的只是，因?yàn)槭褂胊baqus做焊接，熱源的加入必須通過編寫子程序，而這些對(duì)于初學(xué)者還是需要花費(fèi)大量的時(shí)間做功課的。</p><p>為了幫助大家快速地入手abaqus焊接有限元分析，一個(gè)沒有使用生死單元的例子奉上，結(jié)果圖附上，具體文件如果有需要的可以站內(nèi)聯(lián)系，希望能幫助學(xué)習(xí)焊接的人。</p><p>對(duì)于生死單元的使用，abaqus中對(duì)應(yīng)的命令是*model change，網(wǎng)絡(luò)上其實(shí)也有不少例子，本帖的作用是幫助看到本帖的焊接新人可以更快速入門。</p><div contenteditable="false" width="100%"><img src="https://img.jishulink.com/upload/201808/b3efce86e7434bb8b766a3544bda0a51.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg" style="max-width:760px;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/upload/201808/b3efce86e7434bb8b766a3544bda0a51.jpg?image_process=/format,webp/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/upload/201808/b3efce86e7434bb8b766a3544bda0a51.jpg?
展開 生死單元焊接分析實(shí)例
題目：在兩個(gè)物體之間焊接一圈焊縫，分析冷卻后的結(jié)構(gòu)變形和應(yīng)力！模型見apdl（為了計(jì)算速度我簡(jiǎn)化了）
solution1：熱結(jié)構(gòu)耦合分析可以采用直接方法，即選用耦合單元solid5，它同時(shí)包括了溫度和位移自由度，同時(shí)附加了電磁特性，這里我們不關(guān)注。我們采用瞬態(tài)分析的方法，一開始把焊接單元全部殺死，這里的殺死意味著單元的剛度等屬性被賦予一個(gè)小量（默認(rèn)的是1e-6）。然后隨著焊接過程依次激活單元，加載溫度，認(rèn)為焊料溫度為1500度，也是其材料的參考溫度。焊完一圈后冷卻降溫！但遺憾的是這樣的分析是基于線彈性理論的，solid5單元中無法進(jìn)行塑性分析。
以下是直接法的apdl程序：
/title,Weld Analysis by "Element Birth and Death"
/FILNAME,welding_direct,1
/prep7
et,1,5
! 1號(hào)材料是鋼
! 2號(hào)材料是焊料MG-51T
！假設(shè)他們的剛度隨溫度是變化的。
展開 ABAQUS焊接生死單元一鍵設(shè)置
通過Python對(duì)ABAQUS焊接生死單元進(jìn)行一系列相關(guān)的設(shè)置，包括單元的生成與殺死，對(duì)流系數(shù)，輻射系數(shù)。可以不用進(jìn)行繁瑣的操作。
該程序適合多層焊，多焊道。
只需要建好模型就可用改程序。
視頻連接：https://www.yqgqt.org.cn/college/video/c12836
詳情聯(lián)系QQ：841540672
基于Abaqus的生死單元技術(shù)的焊接仿真分析 ￥11.99
Mesh模塊
焊錫部分單元控制：Hex-dominated，Sweep，Medial axis
兩邊彎板單元控制：Hex-dominated，Sweep，Advancing front
設(shè)置全局單元尺寸為0.001m，按圖中順序依次劃分網(wǎng)格，選擇單元類型為Heat Transfer（DC3D8）
4. Step模塊
采用Python腳本（參考附錄：第一部分（循環(huán)生成分析步））實(shí)現(xiàn)分析步自動(dòng)循環(huán)創(chuàng)建。
5. Interaction模塊
在“Step-2”設(shè)置表面對(duì)流換熱條件和熱輻射條件
6. Load模塊
定義體熱源和預(yù)定義溫度場(chǎng)
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. 生死單元實(shí)現(xiàn)
（1）查看焊錫部分兩端的單元編號(hào)，以及單元編號(hào)的分布規(guī)律。本例中焊錫部分每層有8個(gè)單元，兩端的單元編號(hào)分別為1~8和793~800。
（2）采用Python腳本（參考附錄：第二部分（循環(huán)編輯關(guān)鍵字Model change））實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵字Model change的自動(dòng)添加。
9. 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 Abaqus 通過USDFLD和DFLUX進(jìn)行焊接模擬（不用生死單元）
本文主要是嘗試通過USDFLD子程序來替代ModelChange進(jìn)行帶焊縫的焊接仿真。通過USDFLD子程序?qū)崿F(xiàn)類似于生死單元的效果，將激活單元的操作通過改變材料屬性（模量等）來實(shí)現(xiàn)，與model change相比操作相對(duì)簡(jiǎn)單。
移動(dòng)熱源采用表面高斯熱源
材料本構(gòu)采用Johnson-cook模型
Y = [A + Bε^n][1 + Clnε*][1 - T*^m]
模擬得到的結(jié)果如下(帶焊縫和不帶焊縫)
應(yīng)力云圖（左 帶焊縫 ，右 不帶焊縫）
溫度云圖（左 帶焊縫 ，右 不帶焊縫）
溫度對(duì)比（帶焊縫的最高溫度比不帶焊縫高）
溫度云圖（20s加載，30s冷卻，只考慮熱輻射和熱傳導(dǎo)）
位移云圖
殘余塑性應(yīng)變
最后，有需要?dú)g迎通過微信公眾號(hào)聯(lián)系我們。
微信公眾號(hào)：320科技工作室。
展開 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ABAQUS熱力耦合方式講解填充焊料焊接（MIG、MAG、埋弧焊等）模擬過程，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：
剩下來其他的都差不多，在此就不多說了。
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 利用生死單元采用生熱率模擬焊接溫度場(chǎng)
退出ANSYS
python+DFLUX+生死單元---- 一站式自動(dòng)化搞定焊接分析 ￥100
本文用python，完整建立了基于DFLUX和生死單元的焊接分析腳本。只需運(yùn)行腳本，就可完成所有的建模要求，直接計(jì)算就可。
接觸自動(dòng)建模效果，如下圖所示：
分析步自動(dòng)建模如下圖所示：
分析結(jié)果如下圖所示（HFL）：
溫度：
對(duì)比上圖看生死單元：
最后注意，只需把這行代碼改成相應(yīng)的for文件實(shí)際的路徑就可提交計(jì)算（此行代碼在最后JOB語句中）：
如有問題加Q:19175644。給你詳細(xì)指導(dǎo)。后續(xù)有需要多道焊接的可共同探討。
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
---------------------------------------------------------------------------------
技術(shù)鄰?fù)扑]：
組合結(jié)構(gòu)模擬
Abaqus 中創(chuàng)建零厚度cohesive單元的幾種方法
關(guān)于cohesive element的Traction Separation Laws模量、厚度的概念及關(guān)系總結(jié)
ABAQUS焊接模擬-Python編寫移動(dòng)高斯熱源子程序-不帶生死單元
ABAQUS平板對(duì)接-不帶生死單元。Python編寫移動(dòng)高斯熱源子程序（包括高斯面熱源、雙橢球熱源）
模型作如下假設(shè)：材料為各向同性材料，不考慮熔池流動(dòng)及相變影響。
考慮到過來學(xué)習(xí)的大多都是和我一樣的學(xué)生黨，因此設(shè)置了一個(gè)大家都能接受的價(jià)格。
如果視頻中有什么錯(cuò)誤或沒講清的大家可以留言！！
Abaqus薄壁件銑削變形仿真案例講解(Python前處理+單元生死法)
[圖片]
