焊接模擬試驗(yàn)ansys的案例
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)卧獎(jiǎng)偠染仃嚦艘院苄〉囊蜃樱绦蚰J(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。
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鋼結(jié)構(gòu)焊接的Ansys數(shù)值模擬
摘 要：鋼結(jié)構(gòu)主要的連接方法為焊接連接。準(zhǔn)確的焊接模擬對(duì)節(jié)點(diǎn)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(shí)現(xiàn)焊接的數(shù)值模擬。把焊接模擬的溫度場、焊接溫度動(dòng)態(tài)變化過程等數(shù)值模擬結(jié)果與前人試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，采用Ansys軟件進(jìn)行三維實(shí)體建模、并結(jié)合生死單元技術(shù)模擬焊接過程，求解溫度場與應(yīng)力應(yīng)變場，其結(jié)果與實(shí)際焊接情況具有高度的一致性，溫度場與雷卡林試驗(yàn)溫度場吻合較好；焊縫附近各點(diǎn)的溫度變化與橫截面上的殘余應(yīng)力結(jié)果，與實(shí)際焊接情況相符。此結(jié)論為Ansys軟件進(jìn)行工程結(jié)構(gòu)的焊接模擬的可靠性分析提供了實(shí)用的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：鋼結(jié)構(gòu)；Ansys數(shù)值模擬 ；焊接溫度場；殘余應(yīng)力
引言
眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)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(yīng)用最多的連接方法之一[1]。在眾多的焊接方法當(dāng)中，電弧焊由于設(shè)備輕便、搬運(yùn)靈活、適合于鋼結(jié)構(gòu)的施工作業(yè)等特點(diǎn)，成為主要的焊接方法。電弧焊就是在鋼構(gòu)件連接處，借助電弧放電所產(chǎn)生的高溫，將置于焊縫部位的焊條或焊絲金屬熔化，同時(shí)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(nèi)形成高溫液態(tài)金屬，熔池外部熱影響區(qū)和母材區(qū)域固體傳熱，導(dǎo)致焊接前后溫度的劇烈變化，從而在焊接結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生殘余應(yīng)力和殘余應(yīng)變，外部產(chǎn)生殘余變形[2]。在某種程度上，殘余應(yīng)力會(huì)影響到結(jié)構(gòu)的承載能力，殘余變形會(huì)導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)施工安裝困難，殘余應(yīng)變?cè)谑褂眠^程中的釋放會(huì)影響到結(jié)構(gòu)后期的正常使用。所以研究鋼結(jié)構(gòu)焊接過程具有很大的實(shí)際意義。
計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了數(shù)值模擬在結(jié)構(gòu)焊接中的應(yīng)用[3]。焊接數(shù)值分析軟件也日趨增多，其中Ansys由于功能強(qiáng)大、計(jì)算結(jié)果可靠、操作簡便等特點(diǎn)，成為目前土木工程領(lǐng)域常用的有限元軟件之一。
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? 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?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 
基于Ansys的鋼箱梁焊接有限元模擬
而鋼箱梁一般是由工廠預(yù)制加工的，加工過程中必然會(huì)有鋼板間的接縫需要進(jìn)行焊接，使兩塊獨(dú)立的鋼板焊接成一個(gè)整體。在鋼箱梁的鋼板焊縫焊接過程中，移動(dòng)的焊頭會(huì)在瞬間產(chǎn)生高度集中的熱量輸入，熱量的快速集中輸入會(huì)導(dǎo)致鋼板溫度的驟升與驟降。鋼屬于一種溫度敏感型的材料，受熱升溫時(shí)其體積會(huì)膨脹，降溫時(shí)體積會(huì)收縮，體積的變化會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力分布的變化，鋼箱梁結(jié)構(gòu)的安全性也可能受到影響。所以若想了解鋼箱梁焊接時(shí)的應(yīng)力分布變化，保證鋼箱梁結(jié)構(gòu)的安全性與穩(wěn)定性，有必要對(duì)焊接溫度場的定量分析、預(yù)測、模擬。傳統(tǒng)的焊接溫度場和應(yīng)力預(yù)測依賴于試驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)上的經(jīng)驗(yàn)曲線或經(jīng)驗(yàn)公式，但是在航天、機(jī)械、土木等行業(yè)，焊接試驗(yàn)的成本巨大，當(dāng)試驗(yàn)的工況較多或者試驗(yàn)失敗時(shí)，會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)上的巨大損失。故本章運(yùn)用大型商業(yè)有限元軟件ANSYS經(jīng)典界面進(jìn)行數(shù)值模擬，在研究過程中利用了ANSYS內(nèi)置的腳本語言APDL進(jìn)行建模，分析鋼板焊接過程的溫度場。
1 鋼板幾何模型建立
為了簡化鋼箱梁的形狀，節(jié)約數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)的成本，本章將鋼箱梁結(jié)構(gòu)簡化為一個(gè)長為0.2m、寬為0.15m、厚度為0.03m的塊狀幾何模型，ANSYS中的幾何模型效果如下圖所示。
在上圖的模型中，筆者標(biāo)明了坐標(biāo)系系統(tǒng)，在本章此后的位置信息的描述中，均采用此坐標(biāo)系系統(tǒng)。
2 移動(dòng)焊接熱源的施加
在鋼板焊接過程中，焊點(diǎn)熱源作用在鋼板上有一定面積，在該面積上的熱量分布不是均勻的，中心點(diǎn)附近的熱量較高，周圍的熱量較低。對(duì)于該種焊接熱源的不均勻分布，現(xiàn)今很多學(xué)者將該熱源的分布形式簡化為高斯積分函數(shù)，本章參考前人的研究，采用高斯熱源分布函數(shù)。
熱源函數(shù)的三維函數(shù)圖像如下圖所示（假設(shè)qm=1 J·s /m2，R=1m）。
展開 請(qǐng)問誰有ANSYS fluent教程-傳熱分析及焊接熔池模擬的視頻教程呀
請(qǐng)問誰有基于FLUENT的GMAW熔池模擬的視頻教程呀？小弟剛剛接觸Fluent，望大神求帶。
基于ANSYS Workbench19.2三點(diǎn)彎試驗(yàn)及優(yōu)化模擬流程 ￥10
三點(diǎn)彎模擬
幾何模型，1/2建模
約束和加載
結(jié)果
優(yōu)化設(shè)置
有一個(gè)
Three Point Bending UsingANSYS Workbench.pdf里面提到5000N是有問題的。應(yīng)該為2500N。
附件包括19.2版本的計(jì)算文件和一個(gè)pdf說明英語
『原創(chuàng)』關(guān)于模擬焊接領(lǐng)域--ANSYS與ABAQUS誰更準(zhǔn)確通用
以前用ANSYS模擬焊接
最近很多焊接同行用起了ABAQUS
想和大家討論一哈
哪個(gè)用來作焊接 更好一些...
