基于ANSYS有限元对高频焊接三维温度场的模拟_毕业论文(设计)
基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究
基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究一、本文概述随着现代工业技术的飞速发展，焊接作为一种重要的连接工艺，在航空、汽车、船舶、石油化工等领域的应用日益广泛。
然而，焊接过程中产生的温度场和应力场对焊接结构的性能有着至关重要的影响。
为了深入理解焊接过程中的热-力行为，预测焊接结构的变形和残余应力，进而优化焊接工艺参数和提高产品质量，本文旨在利用ANSYS有限元分析软件，对焊接过程中的温度场和应力场进行数值模拟研究。
本文首先简要介绍了焊接数值模拟的意义和现状，包括焊接数值模拟的重要性、国内外研究现状和存在的问题等。
随后，详细阐述了ANSYS 软件在焊接数值模拟中的应用，包括其基本原理、分析流程、模型建立、参数设置等方面。
在此基础上，本文以某典型焊接结构为例，详细阐述了焊接温度场和应力场的数值模拟过程，包括模型的建立、边界条件的设定、求解参数的选择、结果的后处理等。
对模拟结果进行了详细的分析和讨论，验证了数值模拟方法的准确性和可靠性，为实际工程应用提供了有益的参考。
本文的研究不仅有助于深入理解焊接过程中的热-力行为，为优化焊接工艺参数和提高产品质量提供理论支持，同时也为ANSYS软件在焊接数值模拟领域的应用推广和进一步发展奠定了基础。
二、焊接理论基础焊接是一种通过加热、加压或两者并用，使两块或多块金属在原子层面结合形成永久性连接的工艺过程。
焊接过程涉及复杂的物理和化学变化，包括金属的熔化、凝固、相变以及应力和变形的产生等。
因此，深入了解焊接过程的理论基础对于准确模拟焊接过程中的温度场和应力分布至关重要。
焊接过程中，热源将能量传递给工件，导致工件局部快速升温并熔化。
熔池形成后，随着热源的移动，熔池中的液态金属逐渐凝固形成焊缝。
焊接热源的类型和移动速度、工件的材质和厚度等因素都会影响焊接过程的温度场分布。
为了准确模拟这一过程，需要了解各种热源模型（如移动热源模型、体积热源模型等）及其适用范围，并选择合适的模型进行数值模拟。
毕业论文使用ANSYS有限元分析软件对不锈钢与紫铜焊接过程温度场应力场分布模拟
三、由于在焊接过程中不锈钢管和紫铜管应力分布有很大的不同，因此在冷却结束后两管会产生不同的体积变化。这对于焊缝是不利的，同时也会使焊件不符合焊接前的尺寸公差，导致零件报废。建议焊前对焊件采取反应力、反变形措施。
Firstly, because the heat transferring of copper is faster than stainless steel, so temperature field distribution of thin-walled stainless steel and coppertubesduring the welding process is extremely uneven. Thismayleads to molten inconsistency of base metal on both sides and may cause poor weldseam. It is recommended that the welding arc isslightly partial to copper, in case oftheexcessive heating of stainless steel.
Thirdly, due to the large difference of stress distribution between stainless steel tube and copper tube during the welding process, different volume changes are produced in two tubes at the end of cooling. This is detrimental to the welding seam and also leads to unfitness of dimensional tolerances of welding parts, resulting in scrapping of welding parts. It is recommended that anti-stress and anti-distortion measures should be adopted before welding.
基于ANSYS的焊接过程有限元模拟
ＡＮＳＹＳ软件有两种计算热力耦合的方法：直 接耦合和间接耦合。在此采用间接法模拟焊接过程 的热一力耦合。即只考虑温度场对应力场的作用，而 忽略应力场对温度场的作用。首先进行热分析，热分 析结束后，重新进入前处理，将热单元转换为相应 的结构单元，此时热单元Ｓｏｌｉｄ７０转换为结构单元 Ｓｏｌｉｄ４５。然后设置结构分析中的材料属性，将弹性模 量、泊松比、热膨胀系数、密度和屈服极限的值输入翻。
···‘－…＿·●·‘．．．·●··．’．·Ｉｔｏａｏ，，ｉＱ·吼··●··¨．·‘··．．¨●·．．．·．．¨．‘．·。·…·●··…·●··Ⅲ·●···．··●－·．¨·●·…¨ｋ…·●·．．．··●·…－’●··．－．·●·１．．＿·●－Ⅲ··●··．．··●··．¨·●·＿¨．－●·．．．．····．．．·●·．．１．·●·．．．．·●·．．．＿·●·…．·●·．．，．·●·…．·●·．．＿．．●．．¨．·●·－ｌ¨·●·¨＿．．●．．．．．．●．
ｇｇｍｍ－－嘉ｉ歹ｑ。。
（ｌｏ６Ｊ）
式中ｑ＝，７ＩＵ（叼为电弧热效率，，为焊接电流，Ｕ为 焊接电压）；秽是焊接电弧移动速度；戈、Ｙ分别是该点 与以焊接起始点为坐标原点的Ｘ、ｙ向距离；ｔ是焊 接电弧移动时间。利用ＡＮＹＳ参数化程序语言ＡＰＤＬ 比较容易实现移动热源的加载求解。
采用ＡＮＹＳ的ＡＰＤＬ加载求解移动的焊接电 弧时，先定义三维表格数组参数用来存储不同时刻 和不同位置热流密度值。加载求解之前，先根据式５ 将不同时刻和不同位置的热流密度值存储在表格 参数中。热源的移动以步进方式处理，在求解计算过 程中，当电弧热源从一个时间步移动到下一个时间 步时，求解器将自动从该表格参数读取下一载荷步
第３７卷第７期 ２００ｒ７年７月
重晖娥
《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文
《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言焊接作为一种重要的工艺方法，广泛应用于各种工程结构中。
然而，焊接过程中产生的温度场和应力分布对焊接结构的质量、性能和使用寿命有着重要的影响。
因此，对焊接温度场和应力的研究具有非常重要的意义。
本文将通过ANSYS软件进行焊接温度场和应力的数值模拟研究，以期为焊接工艺的优化提供理论依据。
二、焊接温度场的数值模拟1. 建模与材料属性设定在ANSYS中建立焊接结构的几何模型，设定材料的热学性能参数，如热导率、比热容等。
同时，设定焊接过程中的热源模型，如高斯热源模型等。
2. 网格划分与边界条件设定对模型进行合理的网格划分，以便更好地捕捉温度场的分布情况。
设定边界条件，包括环境温度、对流换热系数等。
3. 求解与结果分析通过ANSYS的瞬态热分析模块进行求解，得到焊接过程中的温度场分布情况。
分析温度场的变化规律，研究焊接过程中的热循环行为。
三、焊接应力的数值模拟1. 建模与材料属性设定在ANSYS中建立与温度场分析相同的几何模型，设定材料的力学性能参数，如弹性模量、泊松比等。
同时，导入温度场分析的结果作为应力分析的初始条件。
2. 网格划分与约束条件设定对应力分析模型进行网格划分，并设定约束条件，如固定支座等。
这些约束条件将影响应力的分布情况。
3. 求解与结果分析通过ANSYS的结构分析模块进行求解，得到焊接过程中的应力分布情况。
分析应力的变化规律，研究焊接过程中的残余应力分布情况。
同时，结合温度场分析结果，研究温度与应力之间的关系。
四、结果与讨论1. 温度场分析结果通过ANSYS的数值模拟，得到了焊接过程中的温度场分布情况。
结果表明，在焊接过程中，焊缝处的温度较高，随着距离焊缝的增大，温度逐渐降低。
同时，随着时间的变化，温度场呈现出明显的热循环行为。
2. 应力分析结果在应力分析中，我们发现焊接过程中会产生较大的残余应力。
这些残余应力主要分布在焊缝及其附近区域，并呈现出一定的规律性。
基于ANSYS的温度场仿真分析
基于ANSYS的温度场仿真分析引言：在工程领域中，温度场分布的仿真分析是一项重要的工作。
温度场分布的准确预测和优化设计对于许多工业过程和产品的设计和改进至关重要。
在这里，我们将介绍一种基于ANSYS软件的温度场仿真分析方法。
一、ANSYS软件简介ANSYS是一种广泛使用的通用有限元分析（FEA）软件。
它提供了强大的功能，可以进行多种物理和工程仿真分析。
其中，温度场分布的仿真分析是ANSYS的一个主要功能之一二、温度场仿真分析的步骤1.几何建模：使用ANSYS的几何模块进行物体的几何建模。
可以通过绘制二维或三维几何形状来定义和创建模型。
2.网格划分：对几何模型进行网格划分，将其划分为小的单元，以便进行离散化计算。
网格划分的质量直接影响到仿真结果的准确性和计算速度。
3.边界条件设置：根据具体的问题，设置物体表面的边界条件。
边界条件包括固定温度、传热系数、对流换热等。
边界条件设置的准确与否对温度场的分布有重要影响。
4.材料属性定义：为物体的各个部分定义材料属性，包括热导率、热容量等。
这些属性是模型中的重要参数，直接影响到温度场的分布。
5.求解和后处理：设置求解算法和参数，开始进行仿真计算。
求解器根据网格和边界条件，通过计算方程的数值解确定温度场的分布。
计算完成后，可以进行后处理，生成温度场分布的图表和报告。
三、温度场仿真分析的应用温度场仿真分析在多个工程领域中得到广泛应用。
以下是几个示例：1.电子设备散热优化：通过温度场仿真分析，可以评估电子设备中的热量分布，优化散热设计，确保电子设备的正常运行和寿命。
2.汽车发动机冷却系统：通过温度场仿真分析，可以预测汽车发动机冷却系统中的温度分布，优化冷却器的大小和位置，提高冷却效果。
3.空调系统设计：通过温度场仿真分析，可以预测房间内的温度分布，优化空调系统的风口布置和参数设置，实现舒适的室内温度。
4.熔炼和混合过程优化：通过温度场仿真分析，可以预测熔炼和混合过程中的温度分布，优化加热和冷却控制，提高生产效率和产品质量。
《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文
《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言随着制造业和工业自动化技术的飞速发展，焊接技术已经成为一种不可或缺的加工工艺。
焊接过程中的温度场及应力分布情况，对于焊缝的形成、质量及产品的整体性能都具有至关重要的影响。
为了准确了解和控制焊接过程，并优化工艺参数，本文以ANSYS为平台，进行了基于焊接温度场和应力的数值模拟研究。
二、焊接数值模拟的研究背景与意义焊接是一个涉及高温、材料相变和热力耦合的复杂过程。
传统的焊接工艺控制主要依赖于经验和实践，然而，这往往难以精确地预测和控制焊接过程中的温度场和应力分布。
因此，通过数值模拟的方法来研究焊接过程，不仅可以提高焊接质量和效率，还可以为工艺优化提供理论依据。
三、ANSYS在焊接数值模拟中的应用ANSYS是一款功能强大的工程仿真软件，可以模拟各种复杂的物理现象。
在焊接数值模拟中，ANSYS可以用于分析焊接过程中的温度场、应力场、变形等。
通过建立合理的物理模型和数学模型，ANSYS可以准确地模拟出焊接过程中的温度变化和应力分布。
四、研究方法与模型建立1. 物理模型建立：根据实际焊接件的几何尺寸和材料属性，建立相应的物理模型。
2. 数学模型建立：根据传热学、热力学和力学原理，建立焊接过程中的温度场和应力场的数学模型。
3. 网格划分：对物理模型进行网格划分，以便进行后续的数值计算。
4. 边界条件和材料属性设定：根据实际焊接条件，设定边界条件和材料属性。
五、焊接温度场的数值模拟研究1. 温度场模拟结果：通过ANSYS软件进行数值计算，得到焊接过程中的温度场分布情况。
2. 温度场分析：对温度场分布进行分析，了解焊接过程中的温度变化规律和热影响区范围。
3. 工艺参数优化：根据温度场模拟结果，优化焊接工艺参数，以提高焊接质量和效率。
六、焊接应力的数值模拟研究1. 应力场模拟结果：通过ANSYS软件进行数值计算，得到焊接过程中的应力场分布情况。
2. 应力场分析：对应力场分布进行分析，了解焊接过程中的应力变化规律和残余应力的分布情况。
基于ANSYS的温度场仿真分析
式中 ： ［ Ｃ］ 为 比热 矩 阵 ， 考 虑 系 统 内能 的增 加 ： ［ Ｋ］ 为 传 导 矩
阵， 包含导热系数 、 对流 系数及辐射率 和形 状 系数 ； ｛ Ｔ｝ 为节点温
度向量 ； ｛ Ｔ｝ 为温度对时间的导数 ； ｛ Ｑ（ ｔ ） ｝ 为 节 点 热 流 率 向量 ， 包 含 热 生成 。 温 度箱 中温 度 场 的热 分 析 属 于 瞬态 热 传 导过 程 。
绝 缘 材 料 在 高 温 条 件 下 长 期 运 行 会 造 成 热 老 化 ，使 绝 缘 性 能下降 ， 在 高压 作 用 下 易 击 穿 。 为 进 一 步 研 究 绝 缘 材 料 热 老 化 特 性， 需 将 绝 缘 材 料 放 置 在 温 度 箱 内长 时 间加 热 ， 再 进 行 绝 缘 特 性
元 类 型 、定 义 材 料 相
导热 系数 比热 容
（ Ｗｌ ｍ・ ｘ、 Ｊ ／ ｋ ｇ ‘ Ｋ
０ ． １ ２ １ ０ ３ ０
生热 率
Ｗ／ ｍ３
密度
ｋ ｇ ／ ｍ
１ ． ２ 型 通 用 有 限元 分 析 软 件 ， 能 够 进 行 机 械 应
１ ０ ４
基 于 ＡＮ Ｓ Ｙ Ｓ的 温 度 场 仿 真 分 析
基于 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ的温度场仿真分析
Ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｆ ｉ ｅｌ ｄ Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ＡＮＳ ＹＳ
潘从 芳 娄 毅 蔺 红 张起 瑞 杨 一 胡 贺 明
（ 新 疆 大学 电 气工程 学 院 ， 新疆 鸟 鲁木 齐 ８ ３ ０ ０ ４ ７ ）
基于ANSYS的熔化极弧焊温度场三维数值模拟
向建立局部坐标系， 则在该坐标系下， 双椭圆高斯
热源模型（图 １）可表达为：
"
$ $
３ｆｆ
Ｑ
$
$ $ $
!ａ１
ｂ
ｑ（ｘ，ｙ）＝
$ #
ｅｘｐ（－
２
３ｘ
２
ａ１
－
２
３ｙ
２
ｂ
）
$
$ $ $
３ｆｒ
Ｑ
$ $ $
"ａ２
ｂ
%
ｅｘｐ（－２３ｘ源自２ａ２－２
３ｙ
２
ｂ
）
ｘ≥０ （１）
ｘ＜０
其中： Ｑ 为热源有效功率（ Ｗ） ；ｑ（ｘ，ｙ）为工件表面热
ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒ ｅｎｔ ｗｅｌｄｉｎｇ ｃｕｒ ｒ ｅｎｔ
焊接参数
熔滴热源圆柱体尺寸
电流 送丝速度 熔滴半径 熔滴速率 半径 高度 熔滴热焓密度 序号 ／ Ａ ／ （ｍｍ·ｓ－１） ／ ｍｍ ／ （ｃｍ·ｓ－１） ／ ｍｍ ／ ｍｍ ／ （１０９ Ｗ·ｍ－３）
１ １４０ １２．５
２．０
２００８ 年 ３ 月
３ｆｆ ｑ (ａ１ｂ
０
ｂ ０
０
ａ１
－ｂ
－ ａ２
焊接方向
图１ 双椭圆高斯模型 Ｆｉｇ．１ Ｄｏｕｂｌｅ ｅｌｌｉｐｓｅ Ｇａｕｓｓ ｍｏｄｅｌ
ｆｆ ／ａ１＝ｆｒ ／ａ２
（３）
１．２ 熔滴热量分布模型
熔滴带入的热量在熔池中的分布一直是学者
们关心的问题。孙俊生等认为， 在熔滴的冲击下，
丝 半 径 ， ｍ； ｖ′为 送 丝 速 度 ， ｍ／ｓ； " 焊 丝 为 焊 丝 密 度 ， ｋｇ／ｍ３； ｃ 焊丝为焊丝比热容， Ｊ／（ ｋｇ·Ｋ） ； Ｔ 熔滴为熔滴平
基于ANSYS的焊接参数对其温度场的影响分析
基于ANSYS的焊接参数对其温度场的影响分析发表时间：2009-6-2 作者: 李乡武来源: e-works关键字: CAE ansys 焊接温度场本文使用ansys研究了平板堆焊中，焊接速度和高斯有效热源半径对其焊接温度场的影响。
经过计算表明：焊接速度越快，平板在焊接过程中的最高温度越低；热源有效半径越小，平板在焊接过程中的最高温度越高。
这一结论对焊接优化控制参数有着重要的指导意义。
1 引言焊接温度场的准确计算或测量，是焊接冶金分析和焊接应力、应变热弹塑性动态分析的前提。
关于焊接热过程的分析，苏联科学院的助Rykalin院士对焊接过程传热问题进行了系统的研究，建立了焊接传热学的理论基础。
为了求热传导微分方程的解，他把焊接热源简化为点、线、面三种形式的理想热源，且不考虑材料热物理性质随温度的变化以及有限尺寸对解的影响。
实际上焊接过程中除了包含由于温度变化和高温引起的材料热物理性能和变化而导致传热过程严重的非线性外，还涉及到金属的熔化、凝固以及液固相传热等复杂现象，因此是非常复杂的。
由于这些假定不符合焊接的实际情况，因此所得到的解与实际测定有一定的偏差，尤其是在焊接熔池附近的区域，误差很大，而这里又恰恰是研究者最为关心的部位。
本文利用ansys建立了平板焊接的三维模型，并研究焊接速度和高斯热源的有效半径对其温度场的影响。
为实际的焊接工程了提供了一定的指导意义。
2 模型建立与计算讨论模型尺寸为100mm×50mm×6mm，材料为20号钢，电弧沿焊件中心移动。
由于模型的对称性，本文只选取半模型进行计算，其有限元模型图图1所示。
图1 平板焊接的有限元模型图2 有限元模型中考察的点本文使用solid70单元来模拟焊接过程的动态温度场，为了提高计算的精度又要节省计算时间，在靠近焊缝中心处即从焊缝中心到距离其5mm的区域内网格控制在1mm，然后其网格密度一次减小；在厚度方向划分为两层。
计算参数：焊接的电压U=20；焊接电流I=160；热效率为0.7。
基于ANSYS的焊接过程模拟分析(含命令流)
基于ANSYS的某焊件两焊缝在顺序焊接过程中分析(含命令流)目录一、前言 (3)二、基本方法 (3)三、条件 (3)四、物理性能表 (3)五、基本数据 (3)六、分析结果 (3)七、附录： (4)一、前言本文是对一焊件两个焊缝的凝固过程的温度场进行分析，焊缝及两钢板的材料为钢。
二、基本方法使用有限元分析方法并且使用ANSYS分析软件。
采用三维八节点热分析SOLID70单元，利用生死单元技术，对两个焊缝连续凝固的过程进行分析，本分析分6步进行，首先杀死一个焊缝的所有单元，进行稳态分析，得到温度的初始条件；进行瞬态分析，分析右焊缝的液固相变的转换过程；进行瞬态分析，分析右焊缝的凝固过程；激活焊缝的所有单元，进行短时间的瞬态分析，得到温度初始条件；进行瞬态分析，分析左焊缝的液固相变的转换过程；进行瞬态分析，分析左焊缝的凝固过程。
分析时，采用英制单位。
三、条件初始条件：焊接件的温度为70℉，焊缝的温度为3000℉。
对流边界条件：对流系数0.00005 Btu/(s·in2·℉)，空气温度70℉。
四、物理性能表五、基本数据底板尺寸：2in×1.2in×0.34in上板尺寸：1in×1.2in×0.34in焊角尺寸：R=0.17in六、分析结果根据以上的有限元模型，完成对焊件的稳态分析，焊缝相变分析，焊缝凝固分析后，得到温度分布图，见附录。
七、附录：分析模型：网格化分：温度分布图（2s）：温度分布图（1000s）：温度分布图（1100s）：焊接过程中温度随时间变化曲线图：命令流：FINISH/FILNAME,QMH/PREP7ET,1,SOLID70MP,KXX,1,.5e-3MP,C,1,.2MP,DENS,1,.2833MPTEMP,1,0,2643,2750,2875,3000 MPDATA,ENTH,1,1,0,128.1,163.8,174.2,184.6 MP,KXX,2,.5e-3MP,C,2,.2MP,DENS,2,.2833MP,KXX,3,.5e-3MP,C,3,.2MP,DENS,3,.2833MPTEMP,1,0,2643,2750,2875,3000 MPDATA,ENTH,3,1,0,128.1,163.8,174.2,184.6 BLOCK,-0.17,0.17,0,0.34,0,1.2BLOCK,0.17,0.34,0,0.34,0,1.2BLOCK,0.34,1,0,0.34,0,1.2BLOCK,-0.17,0.17,0.34,0.51,0,1.2 BLOCK,-0.17,0.17,0.51,1.34,0,1.2WPA VE,0.17,0.34,0CYLIND,0.17,0,0,1.2,0,90WPA VE,0,0,0CSYS,0FLST,3,3,6,ORDE,3FITEM,3,2FITEM,3,-3FITEM,3,6VSYMM,X,P51X,,,,0,0VGLUE,ALLVPLOT,ALLV ATT,1,1,1VSEL,S,,,1VSEL,A,,,12,17,1V ATT,2,1,1VSEL,S,,,11V ATT,3,1,1ALLSEL,ALLESIZE,0.05VSWEEP,ALLESEL,S,MA T,,3 TOFFST,460EKILL,ALL ALLSEL,ALL/SOLUANTYPE,TRANS TIMINT,OFFESEL,S,MA T,,1NSLED,ALL,TEMP,3000 NSEL,INVED,ALL,TEMP,70 TIME,1KBC,0ALLSEL,ALLSOLVEDDELE,ALL,TEMP TIMINT,ON TINTP,,,,1TIME,100DELTIME,1,0.5,10 AUTOTS,ONKBC,1OUTRES,ERASE OUTRES,ALL,ALL ASEL,S,EXTASEL,S,EXTASEL,U,LOC,Y,0 SFA,ALL,,CONV,5E-5,70 ALLSEL,ALLSOLVETIME,1000 DELTIME,50,10,100 AUTOTS,ONSOLVEEALIVE,ALL ALLSEL,ALLESEL,S,MA T,,3NSLED,ALL,TEMP,3000 TIME,1001 DELTIME,1,1,1 ALLSEL,ALLSOLVEDDELE,ALL,TEMPTIME,1100DELTIME,1,0.5,10SOLVETIME,2000DELTIME,100,10,200 SOLVE/POST1 SET,,,,,,,1PLNSOL,TEMP,,0 SET,,,,,,,25PLNSOL,TEMP,,0 SET,,,,,,,35PLNSOL,TEMP,,0SET,NEXTPLNSOL,TEMP,,0 SET,,,,,,,58PLNSOL,TEMP,,0 SET,,,,,,,64PLNSOL,TEMP,,0/POST26NSOL,2,4727,TEMP,,TEMP_2 STORE,MERGENSOL,3,4752,TEMP,,TEMP_3 STORE,MERGENSOL,4,4808,TEMP,,TEMP_4 STORE,MERGENSOL,5,4833,TEMP,,TEMP_5 STORE,MERGENSOL,6,4883,TEMP,,TEMP_6 STORE,MERGENSOL,7,4908,TEMP,,TEMP_7 STORE,MERGENSOL,8,5088,TEMP,,TEMP_8 STORE,MERGENSOL,9,5308,TEMP,,TEMP_9 STORE,MERGE/AXLAB,X,TIME/AXLAB,Y,TEMPERATURE /XRANGE,0,2000PLV AR,2,3,4,5,6,7,8,9/EXIT,NOSA V。
基于ANSYS的焊接过程模拟分析方法研究_安超
（１）在 “Ｆｉｌｅ’ ’ 菜单中， 选择Ｅｘｐｏｒｔ命令。 （２）在 “Ｅｘｐｏｒｔ Ｄａｔａ” 对话框中输入所要输出的ＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔ文 件名。 （３）在ＦｉＩｅｓ ｏｆ列表框框中选择Ｅｎｃａｐｓｕｌａｔｅｄ ＰＳ（： ｝： ． ｅｐｓ）， 然 后单击Ｔｏｏｌｓ下拉按钮中的Ｏｐｔｉｏｎｓ选项， 激活 “ＰｏｓｔＳｃｒｉｐｔ Ｏｕｔ Ｏｐｔｉｏｎｓ” 对话框， （４）在 “ＰｏｓｔＳｃ邱ｔ Ｏｕｔ Ｏｐｔｉｏｎｓ’ ’ 对话框中， 确定所要绘制的 内容（Ｗｈａｔ ｔｏ ｐｌｏｔ区）、 是否包含预视图像（Ｐｒｅｖｉｅｗ区）、 使用的单 位（Ｓｉｚｅ Ｕｎｉｔｓ区）、 输出的大小比例（Ｓｃａｌｅ区） （５）单击Ｓａｖｅ按钮， 退出对话框。
图 3 焊接 30s 时温度场模拟图
图 2 模型的网格划分 （３）热源的加载。 在此选用高斯热源， 并用分步加载的方法进行 加载 （热源是随着电弧的移动逐渐加载上去的） ， 利用 “单元生死” 技 术来模拟焊道的焊接情形。 通过定义生热率来模拟电弧的移动过 程， 并随着时间和空间加载。
3.2 求解结果
图 1 V 形坡口的两块钢板
3.1 建模
焊接过程为对称分布， 故取焊缝的一半进行分析。 （１）定义单元类型。 本例分析整个焊接过程中的温度场和应力 场情况，因此采用能够进行瞬态非线性分析的单元类型。 在这里选 用Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ 单元类型库中的平面热实体单元Ｐ Ｌ Ａ Ｎ Ｅ ７ ７ 和空间热实
作者简介: 安超, 男 , 1 9 8 9 年 2 月生， 研究生学历 （研二） , 研究方向: 机械动态仿真与优化设计。
３ 实例分析
如图１为Ｖ形开口的两块钢板， 钢板材料为２０钢。 现把两者焊接 起来， 焊缝为三层单道焊缝。
流为正。 （３）第三类边界条件： 物体在某些边界上的对流条件为已知。 Qs = h(Te − Ts ) （４） 式中 h 是对流系数， Te 是流体参照温度。
《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文
《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言随着制造业和工业自动化技术的飞速发展，焊接技术已经成为一种不可或缺的加工工艺。
焊接过程中的温度场和应力分布直接影响焊接结构的质量和性能。
因此，对焊接温度场和应力的数值模拟研究变得尤为重要。
本文基于ANSYS软件，对焊接过程中的温度场和应力进行数值模拟研究，以期为焊接工艺的优化提供理论依据。
二、焊接温度场的数值模拟1. 模型建立首先，根据实际焊接工件尺寸和材料属性，建立三维有限元模型。
模型中需要考虑材料的热传导性能、热对流及热辐射等因素。
此外，还需要定义焊接过程中的热源模型，以模拟实际焊接过程中的热输入。
2. 材料属性及边界条件在模型中，需要定义材料的热传导系数、比热容、密度等热物理性能参数。
同时，还需考虑焊接过程中的环境温度、工件初始温度等边界条件。
3. 温度场数值模拟在ANSYS中，采用有限元法对模型进行热分析，求解焊接过程中的温度场分布。
通过设定不同的焊接工艺参数，如焊接速度、电流等，可得到不同时刻的温度场分布。
三、焊接应力的数值模拟1. 模型扩展在温度场数值模拟的基础上，进一步建立应力分析模型。
该模型需要考虑材料的热膨胀、相变等因素对应力的影响。
2. 应力计算在ANSYS中，采用弹性力学和塑性力学理论，对模型进行应力分析。
通过求解应力平衡方程，得到焊接过程中的应力分布。
3. 影响因素分析通过改变焊接工艺参数、材料性能等因素，分析其对焊接应力的影响。
同时，还需考虑残余应力的产生及分布规律。
四、结果与讨论1. 温度场结果分析根据数值模拟结果，可以得到焊接过程中的温度场分布。
通过分析不同时刻的温度场变化，可以了解焊接过程中的热循环规律。
此外，还可以通过对比不同工艺参数下的温度场分布，找出最佳焊接工艺参数。
2. 应力结果分析在应力分析方面，通过数值模拟可以得到焊接过程中的应力分布及变化规律。
分析结果表明，焊接过程中会产生较大的残余应力，这对焊接结构的安全性及使用寿命具有重要影响。
基于ANSYS钢结构的焊接温度场仿真分析
０ 引言
在 焊 接 实验 中 ，仅 仅 依 靠 物 理 测 量 对 焊 接温
度 场 的研 究 ， 但 浪 费 了 大 量 的 人 力 物 力 ， 而且 不 现 有 的条 件 也 限 制 了其 发 展 ，随 着 数 值 分 析 的 引
入 及 计 算 机 技 术 的 发 展 ，利 用 有 限 元 分 析 可 以迅 速 准 确 地 获 得 焊 接 温 度 场 的 整 体 分布 ，并 实 现其 动 态 变 化过 程 的 模拟 ｎ】 由于钢 结构具 有 高 的 高 ＇ ２ 。 温 热 导 率 ，使焊 件 局部 存 在较 长 的高 温停 留时 间 ， 从 而引起焊 后焊件发生 较大的残余 应力和变形 ，
１
訇 地
基于Ａ ＹＳ ＮＳ 钢结构 的焊接温度场仿真分析
Ｆｉ ｔ ｅｍ ｅｎｔａｎ ｙ ｓ ｏ Ｇ ｅｌ ｎｉｅ ｅｌ ａｌ ｓｉ ｆ ＴＩ ｗ ｄｅｄ ｓｔ ｅｅＩｂａｓ ｅｄ ＮＳＹＳ ｏｎ Ａ
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（ 吉林广播 电视大学 辽源分校 ，辽源 １ ６ ０ ） ２ ０ ３
一
其 中， 为焊接效 率， 是热源分布 参数 ； Ｑ 为焊 接 电弧 的功率 ； 为 热源 高度 。 日
其 边 界条 件描 述如 下 ：
钢 板 下 表 面 ：与 垫 板 之 间 的热 传 递 损 耗 ， 以
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本 文 选择 ３ ６ Ｌ不 锈钢 作 为实 验 材料 ，试 验 所 １ 用材 料 的化 学 成分 见 表 １ ，焊 接试 样 为 ５ ｍｍＸ５ ０ ０ ｍｍＸ４ｍｍ 的 钢 板 ，焊 接 方 式 采 用对 接 。 为 提 高
基于ANSYS的有限元方法在焊接热效应分析中的应用
・试验与研究・
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焊接技术
第 !! 卷第 " 期 #$$% 年 # 月
基 于 "#$%$ 的 有 限 元 方 法 在 焊 接 热 效 应 分 析 中 的 应 用
潘韧坚，张清辉，李 柯，汪中玮，肖逸峰
（ 湘潭大学 机械工程学院，湖南 湘潭 %"""$S ）
图! 有限元网格划分图
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加载求解 首先要定义分析类型，对于焊接热效应的模拟
式中， F/ G 为传导矩阵，包含热导率、对流系数、辐射 率和形状系数； F1G 为 比 热 矩 阵 ， 考 虑 系 统 内 能 的 增
主要是运用瞬态热分析，但是由于焊接热效应初始 温度场是不均匀的且又是未知的，因此必须首先作 稳态热分析以确定初始条件。然后获得瞬态热分析 的初始条件，即焊接热过程的初始状况。最后设定 载荷步选项，即热效应的变化规律和持续时间，对 于焊接热源的计算可以参考如下处理：通常的焊接 方法如焊条电弧焊、钨极氩弧焊，采用高斯分布的 函数。对于电弧冲力效应较大的焊接方法，如熔化
开始
参数化建模 求解 后处理 提取状态变量及目标函数 不收敛 非最优， 修正设 计变量 循环
优化参数评定 收敛 最优 结束 图! 温度矢量图 图" 温度等值线图 图,
!)! 后处理 *+,-, 提供两种后处理方式： ./,0" ，可对整个
模型在某一载荷步 （ 时间点）的结果进行后处理： 读出某一时间点的结果，对结果进行矢量图显示、 打 印 列 表 等 后 处 理 ； ./,0#1 ， 可 对 模 型 中 特 定 点 在 所有载荷步 （ 整个瞬态过程）的结果进行后处理： 首先要定义变量，然后就可绘制这些变量随时间变 化的曲线。图 % 所 示 为 经 过 *+,-, 后 处 理 得 到 的 该 试 件温度矢量图，由此图可清晰看出热流的方向和密 度。 图 ’ 所 示 为 经 过 *+,-, 后 处 理 得 到 的 该 试 件 温 度 等值线图。由此图可以较准确地得到所关心区域的 温度场分布及其敏感温度段的存在时间&1(。 通过对后处理结果进行相变分析，可对焊接材 料的设计进行优化。通过对结果进行热 2 结 构 耦 合 分 析，可对焊接结构的设计进行优化。 基于 #$%&%的焊接热效应 ’#( 优化
基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究
基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究摘要：本文通过使用ANSYS仿真软件，针对焊接过程中的温度场和应力进行了数值模拟研究。
首先，对焊接过程进行了理论分析，分析了焊接过程中的热传导、热传递和热辐射等因素对焊接温度场的影响。
然后，利用ANSYS软件对三维焊接模型进行了建模，并对焊接过程进行了数值模拟，得到了焊接过程中的温度场和应力分布。
最后，通过对模拟结果的分析和讨论，总结了焊接温度场和应力分布的特点，并提出了一些改进措施，以提高焊接过程的质量和效率。
一、引言焊接作为常用的结合工艺，广泛应用于制造业和建筑业等领域。
在焊接过程中，温度场和应力分布的研究对于保证焊接接头的质量和可靠性非常重要。
传统的试验方法需要大量的时间和成本，而且难以观察到焊接过程中的内部情况。
因此，使用数值模拟方法对焊接过程进行研究具有重要意义。
二、焊接温度场的理论分析焊接过程中的温度场受到多种因素的影响，包括热传导、热传递和热辐射等。
热传导是由于焊接电弧产生的热量在焊缝和近场区域内的传递。
热传递是由于焊接电弧产生的热量在远场区域内的传递。
热辐射是由于高温熔池表面辐射的热量在焊接过程中的传递。
在理论分析中，需要考虑这些因素对温度场的影响，并建立相应的数学模型。
三、焊接温度场的数值模拟为了研究焊接过程中的温度场，我们使用ANSYS软件对三维焊接模型进行建模，并对焊接过程进行数值模拟。
首先，我们需要确定焊接材料的物理参数和边界条件。
然后，我们建立焊接模型，并进行网格划分。
接下来，我们通过设置焊接电弧的功率和时间来模拟焊接过程。
最后，我们得到了焊接过程中的温度场分布。
四、焊接应力场的理论分析焊接过程中的应力分布受到多种因素的影响，包括热应力、冷却应力和残余应力等。
热应力是由于焊接过程中的温度差异引起的，冷却应力是由于焊接材料的收缩引起的，残余应力是由于焊接材料的变形引起的。
在理论分析中，需要考虑这些因素对应力场的影响，并建立相应的数学模型。
基于ANSYS的温度场模拟
基于ANSYS的温度场模拟作者：欧青华来源：《西部论丛》2018年第07期1 引言传统的针对军用装备的焊接维修方式已经明显不能适应现代战争的需要，战争对装备的毁坏是巨大的，因此，需要在技术上有大幅度提高，保证维修过程的迅速准确。
随着现代科技的发展，数学模型和数值模拟技术的应用越来越广泛。
倘若对工程装备的焊接能够通过计算机进行模拟，我们就能够通过计算机系统来确定焊接的最佳设计、最佳参数和最佳工艺。
通过数值模拟可以在很大程度上节约战场人力、物力和拓展战场时间，特别是面对复杂的大型军用装备，该类型军用装备结构复杂，焊接过程中需要更精确的参数，随着计算机技术的发展以及有限元法的建立，越来越多的焊接工作者利用数值模拟技术研究焊接问题，并取得了丰富的成果。
本文在总结前人工作的基础上，全面系统地论述了焊接温度场的基本理论，并应用有限元分析软件ANSYS对平板堆焊温度场进行了军用工程机械数值模拟计算。
本文主要内容为：1.通过对高斯热源的焊接温度场进行模拟，讨论了焊接参数对温度场的影响。
2.用直接法模拟计算焊接温度场，得出最佳参数。
军用工程机械焊接数值模拟的现实意义在于，根据对焊接现象和过程的数值模拟，可以优化工艺参数，从而减少不必要工作，提高焊接质量和效能。
2 有限元分析的理论基础有限元法（Finite Element Method， FEM），又称为有限单元法或有限元素法，基本思想是将求解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互连接在一起的单元的组合体。
它是随着电子计算机技术的发展而迅速发展起来的一种新型现代计算方法。
2.1 有限元法介绍将物理结构分割成不同类型、不同大小的区域，这些区域就称为单元。
根据不同进行科学分析，推导出每一个单元的作用力方程，集成整个结构的系统方程，最后求解该系统方程并得出结论的方法，就是有限元法。
简单地说，有限元法是一种离散化的数值方法。
离散后的单元与单元间只通过节点相联系，将所有力和位移都进行简化，通过节点进行计算。
《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文
《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言随着制造业和机械工程的不断发展，焊接技术已成为一种重要的连接方法，广泛应用于各个工业领域。
然而，焊接过程中涉及到的高温、高应力等复杂因素往往会对焊接件的性能产生影响。
因此，对焊接过程中的温度场和应力进行准确预测和模拟，对于优化焊接工艺、提高产品质量具有重要意义。
本文基于ANSYS 软件，对焊接过程中的温度场和应力进行数值模拟研究。
二、研究背景及意义焊接过程中，温度场和应力的分布直接影响着焊接件的质量和性能。
传统的焊接工艺往往依赖于经验公式和试验数据，但这些方法往往难以准确预测焊接过程中的温度场和应力分布。
因此，采用数值模拟方法对焊接过程进行模拟，可以为优化焊接工艺、提高产品质量提供有力支持。
ANSYS作为一种功能强大的工程仿真软件，广泛应用于各种工程领域的数值模拟，包括焊接过程的温度场和应力模拟。
三、研究方法本研究采用ANSYS软件，对焊接过程中的温度场和应力进行数值模拟。
首先，建立焊接过程的有限元模型，包括材料属性、热源模型、边界条件等。
其次，利用ANSYS的热分析模块，对焊接过程中的温度场进行模拟，分析温度分布和变化规律。
最后，利用ANSYS的结构分析模块，对焊接过程中的应力进行模拟，分析应力的分布和变化规律。
四、结果与讨论1. 温度场模拟结果通过ANSYS的热分析模块，我们得到了焊接过程中的温度场分布。
结果表明，在焊接过程中，焊缝处的温度最高，随着距离焊缝的远离，温度逐渐降低。
此外，我们还发现在焊接过程中，温度分布呈现出明显的非线性特征，这与实际焊接过程中的情况相符。
2. 应力模拟结果在得到温度场分布的基础上，我们进一步利用ANSYS的结构分析模块对焊接过程中的应力进行模拟。
结果表明，在焊接过程中，焊缝处由于高温产生的热应力较大。
此外，由于焊接过程中材料的热膨胀和收缩不均匀，还会产生残余应力。
这些应力对焊接件的性能和寿命具有重要影响。
基于ANSYS的高频直缝焊管主要控制参数模拟
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３ ２卷
３ ２
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基 于 Ａ Ｓ Ｓ的高 频 直 缝 焊 管 主要 控 制参 数模 拟 ＮＹ
基于ANSYS有限元对双丝焊焊接的三维温度场模拟
基于ANSYS有限元对双丝焊焊接的三维温度场模拟杨秀芝;杨春杰;董春法;李继伍;周志全;熊一凡;江子健【摘要】焊接热过程是一个动态热循环过程,涉及到电弧变化、材料冶金和化学、传热、传质和力学性能改变的复杂过程,在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力和变形,影响焊接结构的制造精度、强度、韧性和使用性能.焊接三维数值模拟研究的现实意义在于:全面预测影响残余应力与变形的各种因素及其影响规律,达到优化焊接结构设计和工艺设计,控制焊接应力及变形,焊接数值模拟技术已成为目前国内外发展的重要方向.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2016(046)007【总页数】7页(P22-27,32)【关键词】双丝焊;温度场;焊接模拟;程序设计【作者】杨秀芝;杨春杰;董春法;李继伍;周志全;熊一凡;江子健【作者单位】湖北理工学院,湖北黄石435003;华中科技大学,湖北武汉430070;湖北理工学院,湖北黄石435003;湖北理工学院,湖北黄石435003;湖北理工学院,湖北黄石435003;湖北理工学院,湖北黄石435003;湖北理工学院,湖北黄石435003;湖北理工学院,湖北黄石435003【正文语种】中文【中图分类】TG404焊接热过程是一个动态热循环过程，它涉及到电弧的物理、材料冶金和化学、传热、传质和力学性能改变的复杂过程，在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力和变形，影响焊接结构的制造精度、强度、韧性和使用性能。
焊接三维数值模拟研究的现实意义在于：全面预测影响残余应力与变形的各种因素及其影响规律，达到优化焊接结构设计和工艺设计，控制焊接应力及变形。
焊接数值模拟技术已成为目前国内外发展的重要方向。
焊接过程中电源快速移动，产生极不均匀的焊接温度场导致母材发生塑性应变和显微相变，焊接热应力是产生焊接变形和开裂的根本原因，同时焊接热循环过程是材料发生复杂相变的热力学保证。
焊接温度、热应力、相变三者之间的耦合效应如图1所示。
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XXXXX大学本科生毕业论文中文题目：基于ANSYS有限元对高频焊接三维温度场的模拟英文题目：Simulation of three-dimensional temperature field of high frequencywelding based on ANSYS and finite element method完成日期：2013 年06 月05日XXXX大学2013届本科毕业论文选题审批表学院：XXXX学院系别：机械工程系专业：材料成型及控制工程学生姓名学号指导教师职称助教所选题目名称：基于ANSYS有限元对高频焊接的三维温度场模拟选题性质： ( )A.理论研究 ( )B.应用研究 ( √ )C.应用理论研究 ( )D. 产品设计 ( )E.工程技术开发 ( )F.软件开发与应用( )G.其它选题的目的和意义：影响高频焊接质量的因素很多，而且这些因素在同一个系统内互相作用，一个因素变了，其它的因素也会随着它的改变而改变。
在高频直缝焊管的生产过程中，焊接温度是影响焊缝质量的最重要的因素，建立高频直缝焊管的三维焊接温度场动态有限元计算模型，利用软件ANSYS编制APDL程序，针对焊接动态过程进行模拟仿真，采用线热元模型进行计算，分析考虑材料热物理性能随温度的变化，以及辐射、对流、相变对温度场的影响。
通过ANSYS对焊接温度场的模拟，可以得到低成本、高效率优化的产品设计方案，即可以得出这些参数和因素对高频焊接的影响，控制这些参数和因素可以提高高频焊接的质量和生产速度。
指导教师意见：签字：年月日学院意见：签字：年月日备注：XXXXX大学2013届本科毕业论文开题报告及任务书学院：XXXXX学院系别：机械工程系专业：材料成型及控制工程论文题目基于ANSYS有限元对高频焊接的三维温度场模拟学生姓名学号指导教师职称助教一、研究目的(选题的意义和预期应用价值)(一)选题的意义高频焊接技术的出现和成熟，直接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（ERW）生产的关键工序。
高频焊接质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等级和生产速度。
影响高频焊接质量的因素很多，而且这些因素在同一个系统内互相作用，一个因素变了，其它的因素也会随着它的改变而改变。
在高频直缝焊管的生产过程中，焊接温度是影响焊缝质量的最重要的因素，建立高频直缝焊管的三维焊接温度场动态有限元计算模型，利用软件ANSYS编制APDL程序，针对焊接动态过程进行模拟仿真，采用线热元模型进行计算，分析考虑材料热物理性能随温度的变化，以及辐射、对流、相变对温度场的影响。
通过ANSYS对焊接温度场的模拟，可以得到低成本、高效率优化的产品设计方案，即可以得出这些参数和因素对高频焊接的影响，控制这些参数和因素可以提高高频焊接的质量和生产速度。
（二）预期的应用价值通过对高频焊管主要控制参数的有限元模拟，弥补了人为根据经验调节焊接控制参数的不足。
在实际生产中，可以人工预先设置与有限元模拟所得理论值相符合的控制参数，实现对最佳焊缝温度场的精确控制，这对于实际高频焊接生产线上提高焊缝质量具有理论指导意义。
二、与本课题相关的国内外研究现状，预计可能有所突破和创新的方面(文献综述)近20年来,国内外对焊接残余应力的模拟技术进行了许多研究,取得了不少成果。
焊接应力与应变的数值分析研究包括:焊接动态应力应变过程、焊接残余应力与残余变形、拘束度与拘束应力、消应力处理等。
但应看到这些研究还处在初步阶段,还有许多工作需要深入研究,但必须正确阐明焊接现象的本质,才能建立起正确的模型。
1979年E.F.Rybichi与R.B.Stonesifer利用有限元方法对管道系统环形对接焊管多道焊中的残余应力的分布与大小进行了分析,该模型分为温度分析模型和热应力分析模型两部分,温度模型包括了热输入、管件厚度、焊接速度、焊接热效率;应力分析模型包括了材料的热物性、弹塑性应力应变影响、管线几何尺寸和从弹塑性应力状态下线弹性卸载的影响。
并且该模型中考虑了热机械性能和由于应力反向引起的卸载的影响。
用该模型得到的7道焊和30道焊的残余应力和实验数据相比较取得了良好的吻合性。
1992年Y.Shim和E.Feng等开发了在厚板上多道焊焊接过程的残余应力沿厚度上分布的模型。
该模型分两步进行,第1步是在板的二维横截面上的热流分析模型,对于横截面热输入模型使用一个倾斜热输入,防止数值不稳定性,也分析了移动热源的影响;第2步是开发一个结构模型并使用在第1步得到的热载荷来进行应力分析,在应力分析中使用了平面应变假设,焊道每一层被认为是整体焊道以减少计算时间,结果显示了与实验数据良好的一致性。
1983年陈楚等系统地分析了热弹塑性理论,推导出了有限元计算公式,并编制了相应的计算机程序,在1985年出版了专著/数值分析在焊接中的应用0。
进入90年代,随着计算机的发展,对焊接应力数值模拟向三维复杂结构发展,尽可能精确地建立物理模型,从而全面的分析焊接过程的物理本质,使模拟越来越接近实际焊接状况。
1995~1996年汪建华等采用三维热弹塑性有限元法对焊接过程中的动态应力应变及焊后残余应力和变形进行了数值模拟,探讨了影响三维焊接热弹塑性有限元分析精度和收敛性的因素,包括焊接温度场的准确计算、导入修正加权系数、高温时材料性能匹配、网格和步长的正确选取等,同时对三维瞬态焊接温度场进行了有限元模拟与计算,认为焊接温度场均属于典型的非线性瞬态热传导问题,并提出了提高三维瞬态焊接温度场求解精度的若干途径。
2000年魏艳红等对不锈钢焊接凝固裂纹应力应变场数值模拟结果分析,通过单元再生方案消除了焊接结构中熔池变形对熔池尾部应力应变场的影响,并考63周建新等焊接残余应力数值模拟的研究与发展虑了凝固收缩对熔池尾部应力应变场的影响,从而得出了较理想的焊接应力应变场。
2001年清华大学赵海燕、张建强等对多层焊及焊缝金属熔敷进行了数值模拟。
他们对多层焊焊接金属的熔敷是通过单元死活技术来实现的,同时用分段移动热源模型对焊接过程进行了数值分析,他们把移动的高斯点热源分段化,作为分段的带状高斯热源处理,在保证一定的精度的前提下,大大提高了计算效率。
并且利用并行计算技术提高了焊接数值模拟和计算效率,通过适当调整材料高温性能参数有利于有限元解的收敛性。
在焊接物理模拟中,采用相似理论可以有效地减少模拟件的几何尺寸,减少节点自由度和计算工作量。
2001年清华大学的鹿安理等对厚板焊接过程温度场、应力场进行了数值模拟。
在简单构件的基础上进行了焊接过程三维数值模拟的初步研究,并且采用了热耦合算法,但只考虑了温度场对应力应变的耦合作用,而没有考虑应力应变场对温度场的作用。
三、分析研究的可能性、基本条件及能否取得实质性进展(方案论证)高频焊接温度场的控制参数很多，需要通过对所有控制参数的调节来实现焊缝温度场的稳定，从而保证焊接质量，本研究通过建立合适的热源模型，编写APDL 源程序，可以得到在焊缝温度一定条件下的焊接速度、焊管厚度和焊接电流3个主要控制参数之间的关系，通过对三者的调节计算，可为自动控制焊缝温度场提供理论依据。
依据高频焊接过程中的热源方程，利用ANSYS有限元热分析模块，建立适当的线热源模型，编写APDL程序。
建立高频焊管焊接温度场计算的三维动态模型,分析时综合考虑对流、辐射和相变各个因素对温度场的影响,采用比较接近现实的线形热源模型,获取该模型一组较为准确的数值和参数,运用APDL语言的循环语句实现了线形热源在工件上的移动可以建立焊接温度场的三维动态模型。
四、课题研究的主要方法、策略和步骤利用软件ANSYS编写出APDL程序，然后针对焊管的焊接动态过程进行模拟仿真。
采用线热源模型进行计算，分析中考虑高频焊接的主要控制参数焊接速度、焊接电流和焊管厚度以及材料热物理性能随温度的变化，还有辐射、相变、对流对温度场的影响。
通过ANSYS软件在焊接温度场模拟应用的分析和总结，对高频焊管的焊接温度场的分布进行模拟模拟。
五、研究进度安排1．2013.02.15-03.14 准备相关参考文献；2．2013.03.15-04.10 完成开题报告并做调研；3．2013.04.10-05.05 完成对研究材料的实验及分析；4．2013.05.06-05.31 完成英文翻译，撰写论文并检查；5．2013.06.01-06.20 进行答辩准备及答辩。
六、指导教师意见指导教师签字：年月日七、教学系意见系主任签字年月日七、学院意见院长签字年月日XXXX大学2013届本科毕业论文中期检查表学院：XXXX学院系别：机械工程系专业：材料成型及控制工程论文题目：基于ANSYS有限元对高频焊接的三维温度场模拟学生姓名学号指导教师职称助教论文的进展情况：(课题工作量是否适中、已完成任务、未完成任务、完成课题存在问题和解决办法)1.目前已查阅到很多与模拟三维温度场相关的文献、期刊，对论文有了多方面的了解。
2.基本掌握了ANSYS软件的运行和操作，对模拟过程有了一定的认识，但是还不能很熟练运用ANSYS软件。
整个模拟能否顺利进行，需要得到老师的指导，并把存在的问题一一解决。
学生签字：年月日指导教师意见：指导教师签字：年月日系主任意见：系主任签字：年月日学院意见：院长签字：年月日XXX大学2013届本科毕业论文指导教师评分表学院XXXX学院系别：机械工程系专业：材料成型及控制工程论文题目：基于ANSYS有限元对高频焊接的三维温度场模拟学生姓名学号指导教师职称助教指导教师评语：指导教师签字：年月日评价项目 A B C D E选题质量01 选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求02 理论意义或实际价值能力水平03 查阅文献资料的能力04 综合运用知识能力05 研究方案的设计能力06 研究方法和手段的运用能力论文质量07 写作水平08 写作规范09 论文的理论或实际价值指导教师评定成绩优良中及格不及格毕业论文分工情况：(多人合作时填写，包括本人研究的内容及其在课题中所占份量)备注：XXX大学2013届本科毕业论文评阅人评分表学院：XXX学院系别：机械工程系专业：材料成型及控制工程论文题目：基于ANSYS有限元对高频焊接的三维温度场模拟学生姓名学号指导教师职称助教评阅人职称评审项目指标 A B C D E选题选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求理论意义或实际价值能力查阅文献资料的能力综合运用知识能力研究方案的设计能力研究方法和手段的运用能力论文水平写作水平写作规范论文的理论或实际价值评阅人评定成绩优良中及格不及格意见及建议：评阅人签名：年月日XXXX大学 2013届本科毕业论文答辩评分表学院：XXXXX学院系别：机械工程系专业：材料成型及控制工程论文题目：基于ANSYS有限元对高频焊接的三维温度场模拟学生姓名学号指导教师评分指导教师职称助教评阅人评分答辩委员会/答辩小组名单姓名性别职称学位答辩小组职务助教组长助教秘书助教组员答辩委员会(答辩小组)评语：答辩委员会主任(或组长)签字：答辩时间：年月日评审项目指标 A B C D E论文评价选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求理论意义或实际价值查阅文献资料的能力综合运用知识能力研究方案的设计能力研究方法和手段的运用能力写作水平写作规范论文的理论或实际价值答辩表现论文陈述论文答辩答辩委员会综合评定成绩优良中及格不及格毕业论文最终得分：摘要焊接温度是在整个高频直缝焊管生产过程中影响焊缝质量的最重要的因素。