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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。

——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

上述流程可用于焊接結構的剛度、強度、動力學等各類結構仿真分析，進一步也可以結合海克斯康疲勞仿真分析工具CAEfatigue進行后續的焊接結構疲勞分析：在CAEfatigue中，可以將MSC Nastran中的殘余應力設置為靜態應力偏置，從而在疲勞壽命評估時考慮焊接殘余應力的影響，以獲得產品更為準確的疲勞壽命分析結果。

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。

這些相變不僅影響材料的力學性能，還會對殘余應力的形成產生重要影響。Marc軟件通過引入相變動力學模型（如JMAK模型和K-M模型），能夠準確模擬相變過程及其對殘余應力的影響。重慶大學的研究團隊通過實驗觀察，對SH-CCT圖進行了人工修正，進一步提高了模擬結果的準確性。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。

這些相變不僅影響材料的力學性能，還會對殘余應力的形成產生重要影響。Marc軟件通過引入相變動力學模型（如JMAK模型和K-M模型），能夠準確模擬相變過程及其對殘余應力的影響。重慶大學的研究團隊通過實驗觀察，對SH-CCT圖進行了人工修正，進一步提高了模擬結果的準確性。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。

通過結合疲勞分析和基于Simufact Welding得到的結果——焊接殘余應力，開裂問題可以成功重現。為減少焊接殘余應力和關鍵接頭的焊接變形，工程師將焊接順序進行了調整，并將改進后的焊接工藝在Simufact Welding中進行了分析。最終解決了開裂的問題，并將焊接變形減少至可接受的公差范圍。

摘 要：為了降低某液壓支架底座工作時的最大應力，提高其安全性，使用ABAQUS軟件對3種工況下的底座進行強度分析，找出底座的薄弱點。對底座重新進行參數化建模，使用Isight軟件聯合Catia和ABAQUS對底座進行優化分析。

圖7 06 計算結果 圖8 計算效率結果 07 結論與展望 本次案例對有多道次焊接的雙管道連接工藝進行數值模擬，模擬和實驗結果符合良好，且對三方計算得到的殘余應力進行了質量比較；殘余應力變化趨勢良好。 對于該模擬還可以繼續改進，比如引入大變形假設，固態硬化修復，相變，機械加工，對材料進行更真實的建模。

電池包殘余應力預測模擬焊接過程的目標是控制焊接過程使應力梯度和表面拉應力更小，因此載荷循環結束后裂紋出現的更少，部件的壽命增加。另外還可以在部件表面出現壓應力，有助于改善部件質量避免由于拉應力造成的腐蝕危險。采用Simufact有限元仿真軟件，可以通過優化工藝來減少焊后殘余應力。

利用數值模擬研究焊接應力及變形問題，就要考慮到焊接過程中產生的溫度場和應力差場，可以掌握應力分布規律和焊接變形規律，從而合理的選擇焊接工藝，更好的控制殘余應力和變形，以提高生產效率和焊接構件的質量。焊接模擬中存在的問題雖然有限元分析在經過了多年的發展取得了很大的進步，但是實際焊接構件中，尤其是大型的焊接構件中仍然存在很多問題。

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

輪轂在保證所能承受的最大應力值和疲勞壽命的條件下，最大可能降低車輪的質量，來減少汽油燃耗和汽車行駛時所受到的阻力，這樣就能增加汽車的運行速度[11-12]。 在制造過程中，殘余應力是一種常見的力，它可能會影響到車輪的性能和可靠性。盡管采用相同的制造工藝，但由于殘余應力的存在，車輪的結構和受力狀態可能會發生變化。