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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。

峰值應力是在最大值處測量的。 支架的位移，使用 Von-Mises 等效應力準則。 類似地，殘余應力是使用 Von-Mises 標準測量的，但在球囊和支架松弛后測量，以找出塑性變形導致的總應力。 7 確認&驗證 首先，我們將檢查是否可以通過細化網格來收斂解。

然而，其受到多種因素的影響，其中包括加工工藝、殘余應力以及應力集中程度等。這些因素可能導致實際結構的疲勞強度低于理想狀態下的疲勞強度。因此，在進行疲勞分析時，通常需要對結構材料的<em>S-N</em>曲線進行疲勞強度折減。會引入一個小于1的疲勞強度因子。這個因子反映了材料在實際工作條件下的性能降低，確保了設計的安全性和可靠性。

50CrVA作為鋼板彈簧的最常用材料，有良好的力學性能和工藝性能，淬透性較高，釩的加入使鋼的晶粒細化，降低過熱敏感性，提高了強度和韌性，具有較好的抗疲勞強度，屈強比也較高。噴丸強化是利用高速彈丸流對金屬材料表面進行沖擊，使其表面及近表面發生塑性變形，出現應變硬化、組織結構和殘余應力的變化，可以改善零件的表面完整性，提高零件在室溫下和疲勞斷裂抗力和應力腐蝕開裂抗力。

d）比較J-C模型和加入應變軟化效應的改進J-C模型，改進J-C模型的殘余應力有限元仿真結果更接近實驗結果，證明了本構模型對殘余應力仿真結果的影響。e）微觀組織的仿真精度很大程度依賴與本構模型，綜合考慮位錯密度、晶粒尺寸和再結晶效應的本構模型將顯著提高預測準確性。4）介紹了有限元仿真與數字孿生和機器學習結合后對仿真預測的實時性和準確性的提高。

殘余應力輸出 (Residual Stress for Solid Elements) Digimat的殘余應力結果是支持s2d文件格式，檔案內容的儲存方式如下： 開頭含有$符號的部分為一般批注訊息，應力結果呈現方式如下：第一行是元素編號，接下來的六行是殘余應力的張量結果，分別為：σ11, σ22, σ33, σ12, σ23和σ31。

VR頭顯設備中的殘余應力 注塑成型VR透鏡中的應力仿真

同樣，作為面向增材設計工程師的Workbench Additive通過熱力耦合算法，可以對打印過程、熱處理過程的溫度變形和殘余應力及增材制造對應的相關后處理工序：去基板及去支撐過程的變形及殘余應力進行有效預測，且能與拓撲優化形成無縫流程，幫助工程師們完成DfAM增材制造設計一體化流程。

將展示作為多物理場工作流程一部分的數字孿生技術如何提高效率、降低研發成本以及為脫碳事業做出貢獻 Ansys宣布加入歐洲研究計劃PowerizeD，幫助提高電力電子產品的智能化，使其更高效。

殘余應力及表面強化的影響：殘余壓應力提高疲勞強度；殘余拉應力降低疲勞強度。殘余壓應力的影響與外加應力的應力狀態有關，不同應力狀態，機件表面層的應力梯度不同。彎曲疲勞時,效果比扭轉疲勞大；拉壓疲勞時，影響較小。殘余壓應力顯著提高有缺口機件的疲勞強度，殘余應力可在缺口處集中，能有效地降低缺口根部的拉應力峰值。殘余壓應力的大小、深度、分布以及是否發生松弛都會影響疲勞強度。

在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。表 1. 脊柱間隔器材料屬性 2、導入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性，僅創建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進行網格劃分。 圖 1.

/ 變形分析（單向 / 雙向耦合） 無縫傳遞熱 - 結構數據；支持熱膨脹、熱應力、熱疲勞評估 依賴熱分析精度；雙向耦合時求解成本高；需同時定義熱 / 結構材料屬性 高溫部件變形、焊接殘余應力、電子器件熱 - 機械失效 IcePak（電子散熱專用） 基于 Fluent 的電子散熱定制模塊

因此，Cast-Designer V7.4 繼續拓展，引入和開發了固體力學三維非線性有限元求解器，CDPE，鑄態機械性能分析模塊，做到了聯合仿真，把鑄造缺陷，包括縮孔、氣孔、殘余應力耦合到機械性能分析中，而且不需要借助第三方軟件，完全在內部完成，現在已經可以做到靜態、動態和熱載荷。v7.4在多尺度分析中，有很大的突破自然界的物體，一定是多尺度的。

有限元焊接模擬的主要結果舉例某大型車架焊接過程中的殘余應力分布— 未 完 待 續 —

在 ANSYS Workbench 中創建靜力結構系統。定義形狀記憶合金的材料屬性（表 1）。表 1. 脊柱間隔器材料屬性 2、導入幾何模型。脊柱間隔器植入物的幾何形狀如圖 1 所示。由于對稱性，僅創建1/4 模型。在ANSYS Mechanical 中對幾何體進行網格劃分。 圖 1.

即使擠壓方式沒有穿透，應力分布也不是很均勻。此處先擱置擠壓法的計算過程不提，假設已經獲得預期的初始變形應力。繼續進行第二仿真步，傳遞板子的預應力狀態；預應力的傳遞方法在微信公眾號文章：“ansys分析中如何考慮殘余應力影響？”

Moldex3D 解決方案? 于FEA軟件前，直接選擇Digimat和Converse分析的輸出項? 支援ANSYS、ABAQUS、MSC-Nastran、Marc、LS-DYNA和Radioss之連續結構分析? 為了滿足成型過程中由制程引起的變化，輸出項包括：o 纖維排向o 縫合線區域數據o 殘留應力o Digimat-MAP允許映像殘余應力數據并將其視為機械模擬的輸入

點擊按鈕開始計算之后，會分別輸出兩個名為residualstress.jpg和deformation.jpg的圖片，對應的語句為/image,save,'E:\GUIRStest\residualstress',jpg設置當點擊“生成殘余應力云圖”和“生成角變形云圖”時，會讀取圖片的路徑并使用imshow生成圖片。

殘余應力引發的偏光變色、應力開裂，尺寸偏差與應力雙折射導致的成像質量下降，以及注塑流態隱蔽缺陷等核心問題，不僅拉長產品上市周期，還大幅抬高生產成本，是制約行業發展的關鍵瓶頸，急需高效技術方案破解。