焊接殘余應力分析的案例
三維平板堆焊焊接及殘余應力分析
利用ANSYS經典進行三維平板堆焊焊接及殘余應力分析。
關鍵詞：焊接分析 高斯熱源 熱分析 移動熱源 殘余應力分析 ANSYS經典 焊接熔池
如果反響不錯，下次再出個WORKBENCH的版本和視頻
計算分析講解演示視頻：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c10105
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 溫度場傳遞的問題－－－焊接變形和殘余應力分析
我現在正在學習模擬焊接變形的問題，這幾天已經可以運用ABAQUS來實現溫度場，以及熱－應力耦合的分析了，但是在將溫度場傳遞的過程中發現了一個我不能實現的問題，我采取的方法是間接法，即先運用單元內部生熱實現熱源的移動來模擬溫度場，之后將溫度場模型copy成另外一個模型，增加材料屬性，并將單元類型改為熱－應力耦合單元，但是在運用predefined feild導入先前的溫度場的時候發現只能導入一個分析步中的溫度場。由于焊接是瞬態分析，而且是多分析步的，每個分析步都完成了一段焊接任務，運用此方法那就不能將焊接整個過程的每個瞬時溫度場導入到熱應力分析工作中，那這和現實焊接變形的狀況差別滿大的啊？不知道做這方面模擬的朋友們你們是怎么處理這個問題的？指點一下，謝謝先
展開 Workbench的焊接模擬過程（高斯移動熱源）
End of equation: Qm*exp(-3*({X}^2+({Y}-V*{TIME})^2)/R^2)
D,A1,TEMP,%GAOSI%
D,A2,TEMP,%GAOSI%瞬態熱分析設置完畢，然后就是求解，大概需要10分鐘。
不同時刻時的溫度場結果：
溫度分布
焊接溫度場的動畫：
溫度場動畫
然后把瞬態熱分析的結果轉化為瞬態結構分析，把溫度場作為焊接殘余應力分析的熱載荷。
在瞬態結構分析模塊里，設置好焊接約束條件，設置好時間和步長，讀取每一步溫度載荷作為熱載荷進行結構分析，要注意設置熱載荷讀取的時間和結構分析時間一致（默認條件下結構分析讀取熱分析的最后一步作為熱載荷）。
求解時間大概半個小時，不同時刻的應力場分布：
應力場
應力場的動態過程：
應力場動畫
不同時刻的焊接變形：
焊接變形
焊接變形的動態過程：
焊接變形動畫
展開 
焊接應力的消除方法
焊接殘余應力分析
消除焊接應力的方法
一、什么是焊接應力
焊接應力，是焊接構件由于焊接而產生的應力。
焊接過程中焊件中產生的內應力和焊接熱過程引起的焊件的形狀和尺寸變化。
焊接過程的不均勻溫度場以及由它引起的局部塑性變形和比容不同的組織是產生焊接應力和變形的根本原因。當焊接引起的不均勻溫度場尚未消失時，焊件中的這種應力和變形稱為瞬態焊接應力和變形；焊接溫度場消失后的應力和變形稱為殘余焊接應力和變形。在沒有外力作用的條件下，焊接應力在焊件內部是平衡的。焊接應力和變形在一定條件下會影響焊件的功能和外觀。
二、焊接應力的危害
焊接殘余應力對焊件有 6個方面的影響：
① 對強度的影響：如果在高殘余拉應力區中存在嚴重的缺陷，而焊件又在低于脆性轉變溫度下工作，則焊接殘余應力將使靜載強度降低。在循環應力作用下，如果在應力集中處存在著殘余拉應力，則焊接殘余拉應力將使焊件的疲勞強度降低。
展開 abaqus焊接殘余應力二維模擬
大神，abaqus如何模擬二維焊接殘余應力？
熱處理消除Q235鋼焊接殘余應力的研究 附Q235鋼真實應力應變曲線研究下載
焊接殘余應力是焊接技術帶來的一個幾乎無法避免的缺陷，其危害眾所周知。焊后熱處理是一種消除焊接殘余應力常用的方法。
工程上主要采用退火處理，退火溫度越高、保溫時間越長，消除焊接殘余應力的效果就越好。但是溫度過高，使工件表面氧化比較嚴重，組織可能發生轉變，影響工件的使用性能，存在弊端。
蠕變應力松弛理論為熱處理消除焊接殘余應力提供了另一條思路，工件在較低溫度時會發生蠕變，材料內部的殘余應力會因應力松弛而得到釋放，只要保溫時間足夠長，理論上殘余應力可完全消除。在低溫消除焊接殘余應力時，材料的組織和性能變化甚微，幾乎不影響材料的使用性能，而且低溫處理材料表面的氧化和脫碳也比較小。這就可以在材料的力學性能和組織基本不變的情況下達到降低材料焊接殘余應力的目的，大大提高材料的使用壽命和性能，在工程上具有重要的意義。接下來在不同加熱溫度和保溫時間對試件進行退火處理，通過測定試件焊接殘余應力的降低程度，研究在熱處理消除焊接殘余應力過程中加熱溫度和保溫時間的等效性問題。
結果發現：熱處理對Q235鋼焊接殘余應力降低效果明顯，且在熱處理降低焊接殘余應力過程中，溫度和時間存在著一個等效性，即加熱溫度低可以長時間保溫，加熱溫度高可以縮短保溫時間，它們在降低焊接殘余應力的效果上是很接近的。
下載地址：Q235鋼真實應力應變曲線研究
展開 設計仿真 | Marc軟件攻克焊接殘余應力預測難題
3、高效的熱-力學耦合分析
焊接過程中的熱-力學行為是相互耦合的，溫度場的變化會影響應力場的分布，反之亦然。Marc軟件采用先進的熱-力學耦合分析方法，通過在有限元網格中實時更新溫度場和應力場，能夠準確模擬焊接過程中的熱-力學行為。重慶大學的研究團隊通過這一方法，成功預測了焊接接頭的殘余應力分布，并與實驗結果高度一致。
4、精確的網格劃分和邊界條件設置
為了確保計算結果的準確性，Marc軟件提供了靈活的網格劃分功能，用戶可以根據焊接接頭的幾何形狀和復雜程度，自定義網格密度和分布。同時，軟件還提供了豐富的邊界條件設置選項，能夠模擬實際焊接過程中的各種約束條件，如固定邊界、對稱邊界等。
重慶大學的應用成果：從理論到實踐
重慶大學的鄧教授研究團隊通過Marc軟件，對Q960E鋼的單道重熔焊接接頭進行了詳細的仿真研究。以下是他們的主要成果：
1、溫度場預測
仿真得到的溫度場與實驗測量結果高度一致，表明軟件能夠準確捕捉焊接過程中的熱傳導和熱對流行為。這一結果為后續的微觀結構和殘余應力預測提供了堅實的基礎。
2、微觀結構預測
通過引入相變動力學模型，軟件能夠準確預測焊接接頭的相體積分數分布，與實驗觀察結果吻合良好。重慶大學的研究團隊通過人工修正SH-CCT圖，進一步提高了模擬結果的準確性，為實際工程應用提供了可靠的參考。
3、殘余應力預測
仿真結果表明，固態相變對焊接殘余應力的分布和大小有顯著影響，而軟化效應則能夠降低軟化區的縱向殘余應力峰值。這些結論為優化焊接工藝提供了重要的理論依據，有助于提高焊接接頭的性能和壽命。
展開 設計仿真 | Marc軟件攻克焊接殘余應力預測難題
3、高效的熱-力學耦合分析
焊接過程中的熱-力學行為是相互耦合的，溫度場的變化會影響應力場的分布，反之亦然。Marc軟件采用先進的熱-力學耦合分析方法，通過在有限元網格中實時更新溫度場和應力場，能夠準確模擬焊接過程中的熱-力學行為。重慶大學的研究團隊通過這一方法，成功預測了焊接接頭的殘余應力分布，并與實驗結果高度一致。
4、精確的網格劃分和邊界條件設置
為了確保計算結果的準確性，Marc軟件提供了靈活的網格劃分功能，用戶可以根據焊接接頭的幾何形狀和復雜程度，自定義網格密度和分布。同時，軟件還提供了豐富的邊界條件設置選項，能夠模擬實際焊接過程中的各種約束條件，如固定邊界、對稱邊界等。
重慶大學的應用成果：從理論到實踐
重慶大學的鄧教授研究團隊通過Marc軟件，對Q960E鋼的單道重熔焊接接頭進行了詳細的仿真研究。以下是他們的主要成果：
1、溫度場預測
仿真得到的溫度場與實驗測量結果高度一致，表明軟件能夠準確捕捉焊接過程中的熱傳導和熱對流行為。這一結果為后續的微觀結構和殘余應力預測提供了堅實的基礎。
2、微觀結構預測
通過引入相變動力學模型，軟件能夠準確預測焊接接頭的相體積分數分布，與實驗觀察結果吻合良好。重慶大學的研究團隊通過人工修正SH-CCT圖，進一步提高了模擬結果的準確性，為實際工程應用提供了可靠的參考。
3、殘余應力預測
仿真結果表明，固態相變對焊接殘余應力的分布和大小有顯著影響，而軟化效應則能夠降低軟化區的縱向殘余應力峰值。這些結論為優化焊接工藝提供了重要的理論依據，有助于提高焊接接頭的性能和壽命。
展開 SYSWELD論文：固態相變對P92鋼焊接接頭殘余應力的影響
基于SYSWELD軟件，開發P92馬氏體鋼材料參數文件進行溫度-組織-應力模擬，并采用盲孔法測量焊接殘余應力。
金屬學報論文，第二作者
鏈接地址：http://www.ams.org.cn/CN/Y2016/V52/I4/394
焊接/鍵合殘余應力與變形怎么算？Abaqus 熱-力順序耦合與 DFLUX 詳解 ￥59.9
——科研到工程：Abaqus Goldak 雙橢球 + FROM FILE 實現可復現實驗結果（含 Goldak 熱源 DFLUX ）
適用人群：做焊接/鍵合殘余應力/變形預測、增材制造熱-力場分析的工程師與研究生
代碼環境：Abaqus/CAE 2019（Python 2.7），Abaqus/Standard（DFLUX Fortran 子程序）
本文提供 兩個腳本（Abaqus/CAE Python 自動網格建模腳本 + Fortran DFLUX 熱源子程序）梳理成一套可復用的 有限元計算流程：
從物理到實現 的清晰鏈路：能量輸入 → 傳熱 → 溫度–時間歷程 → FROM FILE 映射 → 彈塑性力學響應；
建模與求解流程：幾何、分區、網格、邊界、步長、輸出與文件命名；
Goldak 雙橢球熱源與熱力耦合理論： 在 DFLUX 中的實現原理與關鍵參數；
目錄
- 用 Abaqus 做焊接/鍵合熱-力耦合的“一鍵批量建模與計算”
- 目錄
- 1. 為什么要做焊接/鍵合熱-力耦合？
- 2. Goldak 雙橢球熱源與能量守恒
- 3. 總體流程與工程目錄
- 4. 熱分析建模要點（Thermal）
- 5. 力學分析建模要點（Mechanical）
- 6. 自動化批量建模腳本（Python，最終版）
- 7. DFLUX：Goldak 體熱源子程序（Fortran）
- 8. 模型驗證
- 9. 參考參數與推薦文獻
1. 為什么要做焊接/鍵合熱-力耦合？
焊接/鍵合是強非線性、強非穩態的多物理場過程：移動熱源瞬時把能量輸入到極小體積，熱擴散與對流/輻射把能量帶走，材料在不同溫度區間內經歷彈性–塑性–循環硬化乃至回復。
展開 
碾壓模擬-可用于隨焊碾壓減小焊接殘余應力的模擬
此只作為單純的碾壓程序，工作占用大部分時間，沒有模擬完全，也沒有加上熱過程。
ABAQUS焊接分析
焊接是通過加熱、加壓，或兩者并用，使同性或異性兩工件產生原子間結合的加工工藝和連接技術。隨著工業的不斷發展焊接已成為現代工業非常重要的加工工藝。
Abaqus廣泛應用于焊接的各個方面，可以解決進行焊接過程中的焊接過程中溫度場的計算、被焊工件應力應變計算、被焊工件變形分析、焊縫疲勞性能分析、焊接接頭殘余應力分析、焊接接頭微裂紋分析、焊接接頭氫擴散分析等。針對焊接的多物理場過程，abaqus提供了強大的熱固耦合分析功能，提供了83種隱式和顯式完全耦合單元，為用戶提供了極大的便利以及強大的功能。Abaqus中提供豐富的用戶子程序接口，包括：非均布載荷子程序（DLOAD），熱源子程序（DFLUX），接觸面摩擦行為子程序（FRIC）等。用戶可以根據熱源的具體參數采用FORTRAN建立熱源子程序，在計算過程中直接通過子程序接口（DFLUX）調用。對于焊接過程中的熱傳導問題，Abaqus還提供了強大的散熱（Film Condition）和熱輻射(Radiation)功能。
熔焊
選用隱式求解器Abaqus/Standard進行順序耦合熱固分析，先進行溫度場的計算，再根據溫度歷史來計算被工件的殘余應力和變形。
壓焊
壓焊過程通常是一個涉及到接觸，熱傳導，大塑性應變的復雜過程。在用Abaqus進行仿真計算時選用顯式求解器Abaqus/Explicit來進行分析，采用熱力耦合的動態分析步（DynamicTemperature-displacement Explicit），進行完全熱力耦合分析。
攪拌摩擦焊
對溫度場和流場進行模擬。仿真過程中將攪拌工具設為剛體，并采用ALE的方法用材料的運動來代替，攪拌工具的移動，以避免過大的網格畸變。
展開 ABAQUS 噴丸殘余應力分析 ￥10
本案例適合哪些人學習：
1、學習型仿真工程師
2、理工科院校學生
3、對有限元分析感興趣的工程師
你會得到什么：
1、掌握噴丸三維模型的繪制
2、掌握顯示動力學分析相關的材料參數設置
3、理解顯示動力學分析步的建立
4、學習噴丸強化分析的相互關系的設置
5、了解顯示動力學網格的劃分
6、學習結果后處理的查看與對比
案例介紹：
所使用軟件為ABAQUS2018.
本案例完整得提供了分析相關所有的分析文件。
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提供金相，掃描電鏡，能譜分析，殘余應力分析服務
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