ANSYS焊接案例
ansys模拟焊接
ansys模拟焊接
至于ansys，ansys中并没有类似于nastran中的专门用于模拟焊接的单元，只能退而求次了，ANSYS中主要有三种方法来模拟焊接：
1)使用MPC184单元。
效果类似于nastran中的rbe2刚性联结，在使用mpc184的时候，一定要注意改变其单元的KEYOPT(1)的默认设置使KEYOPT(1)=1，使之具有rigid beam属性，另外要注意的是对于使用MPC184联结起来的节点，不能施加额外约束，否则，可能会引起过约束而使ANSYS报错。
2)使用CERIG命令。
可以使用CERIG命令直接把两个节点直接联结起来。
需要注意的是，对于cerig中的从节点，不能施加任何约束，否则会报错，计算没法进行。
3)以上两种方法，都是刚性联结，效果类似于nastran中的rbe2，缺点也和它一样。
如果想使模拟更接近实际情况一点，我们可以用一定横截面积的梁单元来联结两个部件，至于梁的横截面积大小，梁的材料属性该如何取，需要和实验数据进行对比之后来选择最合适的数据。
《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，焊接作为连接各种金属材料的主要方法之一，其过程和结果的研究显得尤为重要。
焊接过程中，由于局部高温和材料相变，会产生复杂的温度场和应力分布。
这些因素对焊接接头的质量、强度和耐久性有着重要影响。
因此，对焊接温度场和应力的数值模拟研究具有重要的理论和实践意义。
本文将基于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、焊接温度场的数值模拟研究1. 模型建立在ANSYS中，我们首先需要建立焊接过程的物理模型。
根据实际焊接条件和材料属性，设定合理的几何尺寸和材料参数。
同时，考虑到焊接过程中的热源分布、热传导和热对流等因素，我们采用适当的热源模型和边界条件。
2. 网格划分与求解在模型建立完成后，我们需要对模型进行网格划分。
网格的精细程度将直接影响模拟结果的准确性。
接着，我们设定求解器，根据热传导方程和边界条件进行求解。
通过求解，我们可以得到焊接过程中的温度场分布。
三、焊接应力的数值模拟研究1. 热弹性-塑性本构关系焊接过程中，由于温度的变化，材料将发生热膨胀和收缩。
这种热膨胀和收缩将导致应力的产生。
在ANSYS中，我们需要设定合理的热弹性-塑性本构关系，以描述材料的热膨胀和收缩行为。
2. 应力求解与分析根据热弹性-塑性本构关系和温度场分布，我们可以求解出焊接过程中的应力分布。
通过对应力结果进行分析，我们可以了解焊接接头的应力分布情况，从而评估焊接接头的质量和强度。
四、结果与讨论1. 温度场分布通过ANSYS模拟，我们可以得到焊接过程中的温度场分布。
温度场分布将直接影响焊接接头的质量和性能。
我们可以观察到，在焊接过程中，局部高温将导致材料发生相变和热膨胀。
同时，热对流和热传导将影响温度场的分布。
2. 应力分布在得到温度场分布的基础上，我们可以进一步求解出焊接过程中的应力分布。
应力分布将直接影响焊接接头的强度和耐久性。
《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关键的加工手段，被广泛应用于机械、船舶、航空和汽车等领域。
焊接过程中的温度场和应力分布直接影响焊接质量和性能。
因此，通过数值模拟研究焊接过程中的温度场和应力分布具有重要意义。
本文利用ANSYS软件对焊接过程进行数值模拟，分析温度场和应力的变化规律，为优化焊接工艺和提高焊接质量提供理论依据。
二、ANSYS在焊接模拟中的应用ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，具有强大的热-结构耦合分析能力。
在焊接模拟中，ANSYS可以通过建立三维模型、设定材料属性、加载边界条件等方式，对焊接过程中的温度场和应力进行数值模拟。
通过ANSYS软件，我们可以更加直观地了解焊接过程中的温度分布和应力变化，为优化焊接工艺提供理论支持。
三、焊接温度场的数值模拟研究（一）模型建立与材料属性设定在ANSYS中建立焊接过程的有限元模型，设定材料属性，包括热导率、比热容、热膨胀系数等。
根据实际焊接工艺，设定加热速度、焊接速度、电流等工艺参数。
（二）温度场模拟与结果分析在设定的边界条件下，模拟焊接过程中的温度场变化。
通过分析温度场的分布规律，可以得出焊接过程中各部位的加热速度、峰值温度等信息。
结合实际工艺参数，可以优化焊接工艺，提高焊接质量和效率。
四、焊接应力的数值模拟研究（一）模型建立与材料属性设定与温度场模拟类似，在ANSYS中建立焊接过程的有限元模型，并设定材料属性。
考虑到焊接过程中的热-结构耦合效应，需要设定材料的热弹塑性本构关系。
（二）应力模拟与结果分析在模拟过程中，考虑热-结构耦合效应，分析焊接过程中的应力分布和变化规律。
通过分析应力场的分布、大小和变化趋势，可以得出焊接过程中各部位的应力状态和变形情况。
结合实际工艺参数和应力分布规律，可以优化焊接工艺，减少焊接过程中的残余应力和变形。
五、结论本文利用ANSYS软件对焊接过程中的温度场和应力进行了数值模拟研究。
激光焊接ansys小例子
nsel,s,loc,x,x_center-0.002,x_center+0.002
nsel,r,loc,y,y_center,y_center+0.002
nsel,r,loc,z,0
sf,all,hflux,%laser% !在选择的节点上面施加定义好的热流密度函数
allsel,all
nsel,r,loc,z,-0.01,0
ine,all,3 !对激光光斑作用的区域进行网格细化
save
x_center=x0+rb !设置光斑的初始位置
y_center=y0
然后通过gui方式调用函数编辑器定义要加载的热流密度函数,函数的形式为
QC*exp(-2*(({X}-x_center)^2+({Y}-y_center)^2)/(rb^2)),保存后退出,利用函数加载器
nsubst,5
solve
*enddo
不好选择,所以采用圆形区域的外接正方形区域来近似.
再输入第二部分命令流
/sol
antype,4,new !定义分析类型
trnopt,full
toffst,0 !设置采用的温度单位为K
tunif,300 !设置初始温度为300K
!---------------------------
*set,tim,0
QC=Q/(PI* rb*rb)
et,1,solid70 ! 定义单元类型
mp,dens,1,7833 !定义密度
mp,c,1,465 !定义比热
mp,kxx,1,54 !定义热传导系数
block,0,0.052,0,0.025,-0.025,0 !建长方体模型
焊接模拟ansys实例(2020年整理).doc
焊接模拟ansys实例!下面的命令流进行的是一个简单的二维焊接分析, 利用ANSYS单元生死和热-结构耦合分析功能进!行焊接过程仿真, 计算焊接过程中的温度分布和应力分布以及冷却后的焊缝残余应力。
finish/clear/filnam,1-2D element birth and death/title,Weld Analysis by "Element Birth and Death"/prep7/unit,si !采用国际单位制!******************************************************et,1,13,4 !13号二维耦合单元, 同时具有温度和位移自由度et,2,13,4!1号材料是钢!2号材料是铝!3号材料是铜!铝是本次分析中的焊料, 它将钢结构部分和铜结构部分焊接起来!下面是在几个温度点下, 各材料的弹性模量mptemp,1,20,500,1000,1500,2000mpdata,ex,1,1,1.93e11,1.50e11,0.70e11,0.10e11,0.01e11mpdata,ex,2,1,1.02e11,0.50e11,0.08e11,0.001e11,0.0001e11mpdata,ex,3,1,1.17e11,0.90e11,0.30e11,0.05e11,0.005e11!假设各材料都是双线性随动硬化弹塑性本构关系!下面是各材料在各温度点下的屈服应力和屈服后的弹性模量tb,bkin,1,5tbtemp,20,1tbdata,1,1200e6,0.193e11tbtemp,500,2tbdata,1, 933e6,0.150e11tbtemp,1000,3tbdata,1, 435e6,0.070e11tbtemp,1500,4tbdata,1, 70e6,0.010e11tbtemp,2000,5tbdata,1, 7e6,0.001e11!tb,bkin,2,5tbtemp,20,1tbdata,1,800e6,0.102e11tbtemp,500,2tbdata,1,400e6,0.050e11tbtemp,1000,3tbdata,1, 70e6,0.008e11tbdata,1, 1e6,0.0001e11tbtemp,2000,5tbdata,1,0.1e6,0.00001e11!tb,bkin,3,5tbtemp,20,1tbdata,1,900e6,0.117e11tbtemp,500,2tbdata,1,700e6,0.090e11tbtemp,1000,3tbdata,1,230e6,0.030e11tbtemp,1500,4tbdata,1, 40e6,0.005e11tbtemp,2000,5tbdata,1, 4e6,0.0005e11!!材料密度(假设为常值)mp,dens,1,8030mp,dens,2,4850mp,dens,3,8900! 热膨胀系数(假设为常值)mp,alpx,1,1.78e-5mp,alpx,2,9.36e-6mp,alpx,3,1.66e-5!泊松比(假设为常值)mp,nuxy,1,0.29mp,nuxy,2,0.30mp,nuxy,3,0.30!热传导系数(假设为常值)mp,kxx,1,16.3mp,kxx,2,7.44mp,kxx,3,393!比热(假设为常值)mp,c,1,502mp,c,2,544mp,c,3,385!热膨胀系数(假设为常值)!由于该13号单元还有磁自由度, 此处假设一磁特性, 但并不影响我们所关心的结果mp,murx,1,1mp,murx,2,1mp,murx,3,1!假设焊料(铝)焊上去后的初始温度是1500℃mp,reft,2,1500mp,reft,3,20!******************************************************!下面建立几何模型csys,0k,1,0,0,0k,2,0.5,0,0k,3,1,0,0 !长1米k,4,0,0.3,0 !厚度0.3米（二维中叫做宽度）k,5,0.35,0.3,0k,6,0.65,0.3,0k,7,1,0.3,0a,1,2,5,4a,2,6,5a,2,3,7,6!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!划分网格!!!!!!!!!!!!!!!!!esize,0.025type,2mat,2amesh,2!esize,0.05 !网格划分出现问题type,1mat,1amesh,1!mat,3amesh,3eplot!/soluantype,4 ! 瞬态分析trnopt,full!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!在模型的左边界加位移约束!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!nsel,all*get,minx,node,,mnloc,xnsel,s,loc,x,minxd,all,ux,0*get,miny,node,,mnloc,ynsel,r,loc,y,minyd,all,uy,0!*****假设模型的左右边界处温度始终保持在20摄氏度左右*****!其他边界条件如对流和辐射等均可施加，此处因为只是示意而已，故只施加恒温边界条件nsel,all*get,minx,node,,mnloc,xnsel,s,loc,x,minxd,all,temp,20nsel,all*get,maxx,node,,mxloc,xnsel,s,loc,x,maxxd,all,temp,20!!!!!!!!!!!!!!!由于第2个面是焊接所在区域，因此首先将该区域的单元“杀死”!!!!!!!!!!!!!!!!nna=2esel,all*get,emax,elem,,num,maxasel,s,area,,nnaesla*get,nse,elem,,count*dim,ne,,nse*dim,nex,,nse*dim,ney,,nse*dim,neorder,,nsemine=0!**********************************************!下面的do循环用于将焊料区的单元按其形心y坐标排序!以便后面模拟焊料由下向上逐步“生长”过程*do,i1,1,nseesel,u,elem,,mine*get,nse1,elem,,countii=0*do,i,1,emax*if,esel(i),eq,1,thenii=ii+1ne(ii)=i*endif*enddo*do,i,1,nse1*get,ney(i),elem,ne(i),cent,y*get,nex(i),elem,ne(i),cent,x*enddominy=1e20minx=1e20*do,i,1,nse1*if,ney(i),lt,miny,thenminy=ney(i)minx=nex(i)mine=ne(i)*else*if,ney(i),eq,miny,then*if,nex(i),lt,minx,thenminy=ney(i)minx=nex(i)mine=ne(i)*endif*endif*endif*enddoneorder(i1)=mine*enddo!************************************************************** max_tem=1500 !按照前面假设，焊料的初始温度为1500℃dt1=1e-3 !用于建立初始条件的一个很小的时间段dt=5 !焊接一个单元所需的时间t=0 !起始时间esel,alleplot/auto,1/replot*do,i,1,nseekill,neorder(i)esel,s,liveeplot*enddoallsel,alloutres,all,allic,all,temp,20kbc,1timint,0,structtimint,1,thermtimint,0,magtintp,0.005,,,1,0.5,0.2!nsub1=2nsub2=40!**************************************************do,i,1,nseealive,neorder(i)esel,s,liveeplotesel,all!******下面的求解用于建立温度的初始条件******t=t+dt1time,tnsubst,1*do,j,1,4d,nelem(neorder(i),j),temp,max_tem*enddosolve!****下面的求解用于保证初始的升温速度为零****t=t+dt1time,tsolve!*********下面的步骤用于求解温度分布***********do,j,1,4ddele,nelem(neorder(i),j),temp*enddot=t+dt-2*dt1time,tnsubst,nsub1solve*enddot=t+50000 !*********下面的步骤用于冷却过程求解***** time,tnsubst,nsub2solvesavefinish!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!后处理过程!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!/post1!**************下面的一系列命令用于生成应力的动画文件******* /seg,dele/cont,1,15,0,1200e6/16,1200e6/dscale,1,1.0avprin,0,0avres,1/seg,multi,stress1,0.1esel,all*do,i,1,nseesel,u,elem,,neorder(i)*enddo*do,i,1,nseesel,a,elem,,neorder(i)set,(i-1)*3+1,1plnsol,s,eqv*do,j,1,nsub1set,(i-1)*3+3,jplnsol,s,eqv*enddo*enddo*do,i,1,nsub2set,(nse-1)*3+4,iplnsol,s,eqv*enddo/seg,off,stress1,0.1/anfile,save,stress1,avi!**********下面的一系列命令用于生成温度的动画文件************ /seg,dele/cont,1,15,0,1500/16,1500/dscale,1,1.0avprin,0,0avres,1/seg,multi,temp1,0.1esel,all*do,i,1,nseesel,u,elem,,neorder(i)*enddo*do,i,1,nseesel,a,elem,,neorder(i)set,(i-1)*3+1,1plnsol,temp*do,j,1,nsub1set,(i-1)*3+3,jplnsol,temp*enddo*enddo*do,i,1,nsub2set,(nse-1)*3+4,iplnsol,temp*enddo/seg,off,temp1,0.1/anfile,save,temp1,avifinish。
基于ANSYS的某焊接件两焊缝在顺序焊接过程中的分析(生死单元应用案例)
基于ANSYS的某焊接件两焊缝在顺序焊接过程中的分析（生死单元应用案例）焊接几何模型如下图所示，左右两侧90度扇区为焊接材料，其余为钢板材料。
其他更多已知条件请参考命令流，这里不再赘述。
网格单元本实例中顺序焊接分为如下步骤：第一步0-1秒：右侧焊接稳态分析（杀死左焊缝，施加右焊缝温度和焊接件参考温度）第二步1-100秒：相变分析（删除温度载荷，施加对流热传导）第三步100-1000秒：右侧焊缝凝固分析第四步1000-1001秒：激活左侧焊缝单元进行稳态分析（施加左焊缝温度）第五步1001-1100秒：左焊缝相变分析第六步1100-2000秒：左侧焊缝凝固分析第七步：结果后处理ANSYS命令流：FINISH/FILNAME,Exercise ! 定义隐式热分析文件名/PREP7 ! 进入前处理器ET,1,SOLID70 ! 选择8节点实体热分析单元MP,KXX,1,.5e-3MP,C,1,.2MP,DENS,1,.2833MPTEMP,1,0,2643,2750,2875,3000MPDATA,ENTH,1,1,0,128.1,163.8,174.2,184.6 ! 定义右焊缝材料热物理性能MP,KXX,2,.5e-3MP,C,2,.2MP,DENS,2,.2833MP,KXX,3,0.5e-3 ! 定义两块钢板的热物理性能MP,DENS,3,.2833MPTEMP,1,0,2643,2750,2875,3000MPDATA,ENTH,3,1,0,128.1,163.8,174.2,184.6 ! 定义左焊缝材料热物理性能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,-0.17,0.17,0.34,0.51,0,1.2BLOCK,-0.17,0.17,0.51,1.34,0,1.2WPAVE,0.17,0.34,0CYLIND,0.17,0,0,1.2,0,90WPAVE,0,0,0CSYS,0FLST,3,3,6,ORDE,3FITEM,3,2FITEM,3,-3FITEM,3,6VSYMM,X,P51X, , , ,0,0 ! 建立焊接件的几何模型VGLUE,ALL ! 粘接各体VSEL,S,,,10VATT,1,1,1 ! 附于右焊缝的材料属性VSEL,S,,,1VSEL,A,,,12,17,1VATT,2,1,1 ! 附于两块钢板的材料属性VSEL,S,,,11VATT,3,1,1 ! 附于左焊缝的材料属性ALLSEL,ALLESIZE,0.05 ! 定义单元划分尺寸VSWEEP,ALL ! 划分单元ESEL,S,MAT,,3TOFFST,460 ! 定义温度偏移量!第一步：稳态分析EKILL,ALL ! 杀死左焊缝单元ALLSEL,ALL/SOLUANTYPE,TRANS ! 定义瞬态分析类型TIMINT,OFF ! 关闭时间积分ESEL,S,MAT,,1NSLE ! 选择右焊缝节点D,ALL,TEMP,3000 ! 施加右焊缝初始温度载荷NSEL,INVE ! 选择其它节点D,ALL,TEMP,70 ! 施加初始温度载荷TIME,1 ! 定义求解时间KBC,0 ! 设置为斜坡载荷SOLVE ! 求解!第二步：右侧焊缝相变分析（1到100秒)DDELE,ALL,TEMP ! 删除温度载荷TIMINT,ON ! 打开时间积分TINTP,,,,1 ! 定义瞬态积分参数TIME,100 ! 定义求解时间DELTIME,1,.5,10 ! 定义时间子步AUTOTS,ON ! 打开自动时间开关KBC,1 ! 设置为阶越载荷OUTRES,ERASEOUTRES,ALL,ALL ! 设置结果输出ASEL,S,EXTASEL,U,LOC,Y,0SFA,ALL,,CONV,5E-5,70 ! 施加对流换热载荷ALLSEL,ALLSOLVE ! 求解!第三步：右侧焊缝凝固分析（100到1000秒)TIME,1000 ! 定义求解时间DELTIME,50,10,100 ! 定义时间子步AUTOTS,ON ! 打开自动时间开关SOLVE ! 求解!第四步：激活左侧焊缝单元进行分析（1000到1001秒) EALIVE,ALL ! 激活左侧焊缝单元ALLSEL,allESEL,S,MAT,,3NSLE ! 选择左焊缝节点D,ALL,TEMP,3000 ! 施加左焊缝初始温度载荷TIME,1001 ! 定义求解时间DELTIME,1,1,1 ! 定义时间子步ALLSEL,ALLSOLVE ! 求解!第五步：左侧焊缝相变分析（1001到1100秒) DDELE,ALL,TEMP ! 删除温度载荷TIME,1100 ! 定义求解时间DELTIME,1,.5,10 ! 定义时间子步SOLVE ! 求解!第六步：左侧焊缝凝固分析（1100到2000秒) TIME,2000 ! 定义求解时间DELTIME,100,10,200 ! 定义时间子步SOLVE ! 求解!第七步：后处理/POST1 ! 进入通用后处理器SET,,,,,1, , ! 读取1秒中分析结果PLNSOL, TEMP,, 0 ! 显示1秒钟后焊接件的温度分布SET,,,,,100, , ! 读取100秒中分析结果PLNSOL, TEMP,, 0 ! 显示100秒钟后焊接件的温度分布SET,,,,,1000, , ! 读取1000秒中分析结果PLNSOL, TEMP,, 0 ! 显示1000秒钟后焊接件的温度分布SET,,,,,1001, , ! 读取1001秒中分析结果PLNSOL, TEMP,, 0 ! 显示1001秒钟后焊接件的温度分布SET,,,,,1100, , ! 读取1100秒中分析结果PLNSOL, TEMP,, 0 ! 显示1100秒钟后焊接件的温度分布SET,,,,,2000, , ! 读取2000秒中分析结果PLNSOL, TEMP,, 0 ! 显示2000秒钟后焊接件的温度分布/POST26 ! 进入时间历程后处理器NSOL,2,4727,TEMP,, TEMP_2STORE,MERGENSOL,3,4752,TEMP,,TEMP_3STORE,MERGENSOL,4,4808,TEMP,,TEMP_4STORE,MERGENSOL,5,4833,TEMP,,TEMP_5STORE,MERGENSOL,6,4883,TEMP,,TEMP_6STORE,MERGENSOL,7,4908,TEMP,,TEMP_7STORE,MERGENSOL,8,5088,TEMP,,TEMP_8STORE,MERGENSOL,9,5308,TEMP,, TEMP_9STORE,MERGE ! 定义焊接件某些位置8个节点的时间温度变量/AXLAB,X,TIME/AXLAB,Y,TEMPERATURE ! 更改坐标轴标识/XRANGE,0,2000 ! 设定横坐标轴范围PLVAR,2,3,4,5,6,7,8,9, ! 绘制8节点温度随时间的变化曲线温度结果显示1秒时：100秒时：1000秒时：1001秒时：1100秒时：2000秒时：关键点温度变化曲线关键点位置分布：关键点与曲线对应情况：NSOL,2,4727,TEMP,,TEMP_2NSOL,3,4752,TEMP,,TEMP_3NSOL,4,4808,TEMP,,TEMP_4NSOL,5,4833,TEMP,,TEMP_5NSOL,6,4883,TEMP,,TEMP_6NSOL,7,4908,TEMP,,TEMP_7NSOL,8,5088,TEMP,,TEMP_8NSOL,9,5308,TEMP,,TEMP_9关键点温度变化曲线：从该图中可以明显看到：离焊接热影响区域距离较远的关键点温升较小，距离较近的关键点温升较大。
T型接头焊接温度场ANSYS仿真分析
焊缝凝固过程的温度场分析初始条件：焊接件的初始温度为25度，焊缝温度为3000;对流边界条件：表面传热系数为5e-4，比热容0.2，材料密度0。
28，空气温度为25度;求2000s后整个焊接件的温度分布1、选择网格单元类型Preprocessor〉Element Type>Add/Edit/Delete>Add〉Thermal Mass〉Solid>Brick 8 node 70图1—1 定义单元类型2、设置钢板及焊缝材料属性Preprocessor〉Material Props〉Material Models〉Material Model Number 1>Thermal a．设置焊件材料密度、热传导系数、比热容，设置焊缝材料密度、热传导系数、比热容及与温度相关的涵参数,如下图所示.b．设置左右两道焊缝的焓参数，焓参数随温度变化曲线如图2-5所示。
图2—1 钢板热导率设置图2—2 设置钢板比热容图2-3 设置钢板密度图2—4 焊缝焓参数设置图2—5 左右焊缝焓参数3、建立几何模型Preprocessor〉Modeling>Create>Volumes>Block〉By Dimensions 建立焊件几何模型。
Preprocessor〉Modeling>Create〉Volumes>Cylinder>By Dimensions 建立焊缝几何模型。
建模过程如图3-1所示。
图3—1 几何模型建模过程1图3-2 几何模型建模过程2通过Reflect建立完整的几何模型，之后运用布尔运算中glue使整个模型成为一个整体，如图3-3所示.焊接模型几何参数：横板：2*1.2＊0。
4竖板：0。
4*1.2*1焊缝：R0.2*1。
2图3-3 焊件几何模型设置焊件及左右焊缝网格属性Preprocessor〉Meshing>Mesh Attributes〉Picked 选择焊件或是焊缝，分别对其进行设置。
1.梁柱焊接ANSYS命令流(梁焊接过程)
l=1.2 wweld=15e-3 lnum=60 !******************************************焊接参数
I=200 U=30 v=1.2/600 pi=3.1415926 eta=0.7 k=1.2e4 them0=25 !**********************************************定义高斯表面移动热源参数
/solu /VIEW,1,1,1,1 /ANG,1 /REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1 /REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1 /REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1 /REP,FAST /DIST,1,0.924021086472,1 /REP,FAST
基于ANSYS的直缝埋弧焊管焊接过程数值模拟
焊 管 ． １ 第６ ．０８ １ 月 第３ 卷 期 ２０ 年 １
ｍｍ× １ ２ ｍｍ直 缝埋 弧焊 管合 缝 、 接两 个 过程 进 焊
行 了顺 序模 拟 ， 成 型和 焊 接 后 焊 管 的残 余 应 力 对 分 布进 行 了计 算 。
图 １ 预 焊 合 缝 工 艺 过 程 示 意
１ 有 限 元 建模
直缝 埋 弧焊 管 预 焊 时 ， 口管 坯 经 过 合 缝 机 开
图 ６ 管体周 向应 力分布
图 ３ 预 焊 焊 缝 模 型
图 ７为管材 合缝 后 钢 管 内外 表 面周 向应 力 曲 线 图 ， 图 中看 出 ， 开 口缝 两侧 管 坯被 压 向合 缝 从 在 位置 时 ， 管坯外 表面 周 向产 生拉 伸应 力 ， 在距 离 开
口９ 。 １０位置应力出现较大值 。其 中距开 口 ０和 ８ 。
摘
要：直缝埋弧焊管焊后残余应力是导致焊管应力腐蚀裂纹产生的主要原 因。以有限元计
算理论 为基 础 ， 用 Ａ Ｓ Ｓ 件 给 出了直缝埋 弧 焊 管 包括 预 焊 、 使 ＮＹ 软 内外精 焊 在 内的整 个 焊接 过 程 的数 值模 拟 方法 ， 并对 典型规 格 的直缝 埋弧 焊 管焊接 过程 进行 了模 拟计 算 ， 出 了焊后 管体 给
０ 前
言
部分 ， 其 中一 部分 进 行有 限元建 模 。Ａ Ｓ Ｓ模 对 ＮＹ
型如 图 ２所 示 。
《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。
ANSYS7.0焊接例子
– Nonlinear Material Properties are as defined in Appendix A (derived from Tables 1 and 2 of Ref.1). – Refer to Ref.3 for APDL input to build and run model.
Resistivity of mild steel (Ohm-m)
16 of 25
Resistance Spot Welding
Appendix A: Material Properties
Thermal expansion coefficient of mild steel (1/Deg C)
17 of 25
Resistance Spot Welding
Simulation with ANSYS 7.0 ANSYS Technical Support October, 2002
Resistance Spot Welding
Simulation with ANSYS 7.0
Objective:
Predict the temperature, voltage and electrode displacement vs time during application of an electric current and pressure load across electrodes during a resistance spot welding process.
3 of 25
Resistance Spot Welding
Simulation with ANSYS 7.0
基于ANSYS的汽车后桥焊接变形优化
基于ANSYS的汽车后桥焊接变形优化随着汽车的不断发展，后桥作为整个汽车动力系统的一个重要组成部分，其焊接的质量直接影响着汽车的性能和安全性。
而焊接产生的变形则是影响焊接质量的主要因素之一。
因此，针对汽车后桥的焊接变形进行优化，不仅能够提高焊接质量，还能够减少汽车在运行过程中的振动和噪音，从而提高整个汽车的性能和安全性。
ANSYS作为一种可靠的有限元软件，可以模拟汽车后桥的焊接变形，并根据模拟结果进行优化。
在进行后桥焊接变形优化时，首先需要进行前期准备工作。
包括建立后桥的有限元模型、确定边界条件和约束条件、模拟产生的焊接变形等。
在进行后桥的有限元模拟时，需要对后桥进行三维建模，并考虑到焊接时的变形情况。
在建立有限元模型之后，需要设定边界条件和约束条件，以便模拟后桥在焊接过程中的变形情况。
在这个过程中，需要考虑到焊接过程中的热膨胀和冷却收缩等因素，以及后桥的几何形状和材料特性等因素。
在经过有限元模拟之后，可以得出模拟结果，并根据模拟结果进行优化。
在进行优化时，需要根据模拟结果确定焊接变形的主要影响因素，并尝试采用不同的焊接方法和焊接参数来优化焊接变形。
例如，在优化焊接变形时，可以采用预热或后热来减少焊接变形；或者采用不同的焊接方法和焊接参数来改变焊接区域的温度分布，从而减少焊接变形。
除了采用不同的焊接方法和焊接参数外，还可以采用其他方法来优化后桥的焊接变形。
例如，可以采用补偿焊接的方法来减少焊接变形，或者采用局部变形补偿的方法来减少后桥的总变形量。
总之，对于汽车后桥的焊接变形优化，需要进行有限元模拟、确定影响因素、采用不同的焊接方法和焊接参数等多种方法。
通过这些方法的综合应用，可以减少焊接变形，提高焊接质量，从而提高汽车的性能和安全性。
除了上述方法外，还可以在焊接前对后桥进行设计优化，以减少焊接变形。
例如，可以采用对称结构和对称焊接方法来减少焊接变形。
同时，在设计后桥时，还可以选择较为柔软的材料和结构，以减少焊接变形。
ANSYS的生死单元模拟焊接过程(转载)
ANSYS的生死单元模拟焊接过程长安CAE2016年10月11日1388ANSYS的生死单元模拟焊接过程1 概述焊接模拟计算在CAE仿真是比较大的一块内容，也是比较复杂的一个过程，几个比较关键的问题是热源函数的描述、单元的融覆、热源的移动等等，通过单纯的GUI操作，无论使ANSYS还是Abaqus都不大可能完成这个过程，通常需要借助软件的内置语言。
本次主要介绍单元生死的应用，单元生死主要用于单元缺失的场合，比如凝固溶解过程，断裂过程，焊接过程等等，这些过程都是非线性或者时间历程过程，计算需要很多子步和迭代，为了在此过程中避免一遍一遍修改单元，便引入生死单元的概念，通俗的讲就是通过一些方法让单元失效，具体的改变是单元的弹性模量的改变，当单元死时，修改其弹性模量为非常小的值，让其在求解过程中不起作用。
详细地说，激活单元死这个状态时，ANSYS程序将单元刚度矩阵乘以很小的因子，程序默认值为1E-6，死单元的单元载荷为0，从而不对载荷向量生效，同样的，死单元的质量、阻尼、比热等等参数也设置为0，单元的应力应变也因此为0。
2 前处理前处理包括单元定义、材料定义和建模，单元定义是需要注意单元属性，此次定义13号二维耦合单元，具有温度和位移自由度。
材料属性包括结构参数和热参数，具体包含弹性模量，泊松比，屈服强度，塑性属性，材料密度，热膨胀系数，热传导系数，比热容。
焊接时温度较高，定义材料通常需要定义多个温度下的值。
例如定义各材料在各温度点下的屈服应力和屈服后的弹性模量：tb,bkin,1,5tbtemp,20,1tbdata,1,1200e6,0.193e11tbtemp,500,2tbdata,1, 933e6,0.150e11tbtemp,1000,3tbdata,1, 435e6,0.070e11tbtemp,1500,4tbdata,1, 70e6,0.010e11tbtemp,2000,5tbdata,1, 7e6,0.001e11建立的二维模型如图1所示，中间三角区域为焊接区域。
ANSYSMechanical在焊接仿真中的应用
ANSYSMechanical在焊接仿真中的应用ANSYSMechanical在焊接仿真中的应用1前言焊接作为现代制造业必不可少的工艺，在材料加工领域一直占有重要地位。
焊接是一个涉及到电弧物理、传热、冶金和力学等各学科的复杂过程，其涉及到的传热过程、金属的融化和凝固、冷却时的相变、焊接应力和变形等是企业制造部门和设计人员关心的重点问题。
焊接过程中产生的焊接应力和变形，不仅影响焊接结构的制造过程，而且还影响焊接结构的使用性能。
这些缺陷的产生主要是焊接时不合理的热过程引起的。
由于高能量的集中的瞬时热输入，在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力和变形，影响结构的加工精度和尺寸的稳定性。
因此对于焊接温度场合应力场的定量分析、预测有重要意义。
传统的焊接温度场和应力测试依赖于设计人员的经验或基于统计基础的半经验公式，但此类方法带有明显的局限性，对于新工艺无法做到前瞻性的预测，从而导致实验成本急剧增加，因此针对焊接采用数值模拟的方式体现出了巨大优势。
ANSYS作为世界知名的通用结构分析软件，提供了完整的分析功能，完备的材料本构关系，为焊接仿真提供了技术保障。
文中以ANSYS为平台，阐述了焊接温度场仿真和热变形、应力仿真的基本理论和仿真流程，为企业设计人员提供了一定的参考。
2焊接数值模拟理论基础焊接问题中的温度场和应力变形等最终可以归结为求解微分方程组，对于该类方程求解的方式通常为两大类：解析法和数值法。
由于只有在做了大量简化假设，并且问题较为简单的情况下，才可能用解析法得到方程解，因此对于焊接问题的模拟通常采用数值方法。
在焊接分析中，常用的数值方法包括：差分法、有限元法、数值积分法、蒙特卡洛法。
差分法：差分法通过把微分方程转换为差分方程来进行求解。
对于规则的几何特性和均匀的材料特性问题，编程简单，收敛性好。
但该方法往往仅局限于规则的差分网格（正方形、矩形、三角形等），同时差分法只考虑节点的作用，而不考虑节点间单元的贡献，常常用来进行焊接热传导、氢扩散等问题的研究。
ansys焊接平板温度分析分解
ANSYS 操作实例问题描述某一平板由钢板和铁板焊接而成，焊接材料为铜，平板尺寸为1*1*0.2，横截结构如图1所示，平板初始温度为800℃，将平板放置于空气中进行冷却，周围空气温度为30℃，对流系数为110W/（2m·℃）。
求10分钟后平板内部的温度场及应力分布。
图 1材料温度℃弹性模量Gpa屈服强度Gpa切变模量Gpa导热系数W/(m·℃)线膨胀系数℃1-比热容J/(kg·℃)密度Kg/3m泊松比钢30 206 1.40 20.666.6 1.06e-5 460 7800 0.3 200 192 1.33 19.8400 175 1.15 18.3600 153 0.92 15.6800 125 0.68 11.2铜30 103 0.9 10.3383 1.75e-5 390 8900 0.3 200 99 0.85 0.98400 90 0.75 0.89600 79 0.62 0.75800 58 0.45 0.52铁30 118 1.04 1.1846.55.87e-645070000.3200 109 1.01 1.02 400 93 0.910.86 600 75 0.76 0.69 800520.560.51表1 材料性能参数求解步骤第一步：建立工作文件名1、选择utility menu/file/change jobname 命令，出现 change jobname 对话框，在文本框中输入工作文件名thermal ，如图2所示单击ok 按钮关闭对话框。
图 22、选择main menu/prefercens 命令，弹出对话框，做如图3改动图 3第二步：定义单元类型1、选择main menu/preprocessor/element type/add/edit/delete 命令2、单击add按钮，在生成对话框中分别选择couple field、vector quad 13,单击ok，如图4所示图 43、单击element type对话框上的options按钮，出现plane13 element type options 对话框，在element degree of freedom k1下拉列表中选择ux uy temp az选项，其余采用默认值，单击ok，如图5所示图 54、单击element type对话框上的add，在出现的对话框中分别选择couple field、scalar brick5选项，单击ok，如图6所示图 65、单击element type对话框中的close按钮，关闭对话框第三步：定义材料性能参数1、选择main menu/ preprocessor / material props /material models 命令2、在出现的对话框中依次双击thermal、conductivity、isotropic选项，在出现的对话框中输入导热系数66.6，单击ok，如图7所示图73、依次双击structral、thermal expansion、secant coefficient、isotropic选项，在出现的ALPX文本框中输入线膨胀系数1.06e-5，单击ok如图8所示图84、依次双击structral、density选项，在dens文本框中输入密度7800，单击ok，如图9所示5、依次双击thermal、specific heat选项，在C文本框中输入比热460，单击ok，如图10所示图106、依次双击structral、linear、elastic、isotropic选项，在出现的对话框中单击add temperature按钮4次，如图11所示设置，单击ok图117、依次双击structral、nolinear、inelastic、rate independent、kinematic hardening plasticcity、mises plasticty、bilinear选项，在出现的对话框中单击add temperature 按钮4次，如图12所示设置，单击ok图128、在define material model behavior对话框中选择material/new model命令，在define material id文本框中输入2，单击ok9、依次双击thermal、conductivity、isotropic选项，在出现的对话框中输入导热系数383，单击ok10、依次双击structral、thermal expansion、secant coefficient、isotropic选项，在出现的ALPX文本框中输入线膨胀系数1.75e-5，单击ok11、依次双击structral、density选项，在dens文本框中输入密度8900，单击ok12、依次双击thermal、specific heat选项，在C文本框中输入比热390，单击ok13、依次双击structral、linear、elastic、isotropic选项，在出现的对话框中单击add temperature按钮4次，如图13所示设置，单击ok图1314、依次双击structral、nolinear、inelastic、rate independent、kinematic hardening plasticcity、mises plasticty、bilinear选项，在出现的对话框中单击add temperature 按钮4次，如图14所示设置，单击ok图1415、在define material model behavior对话框中选择material/new model命令，在define material id文本框中输入3，单击ok16、依次双击thermal、conductivity、isotropic选项，在出现的对话框中输入导热系数46.5，单击ok17、依次双击structral、thermal expansion、secant coefficient、isotropic选项，在出现的ALPX文本框中输入线膨胀系数5.87e-6，单击ok18、依次双击structral、density选项，在dens文本框中输入密度7000，单击ok19、依次双击thermal、specific heat选项，在C文本框中输入比热450，单击ok20、依次双击structral、linear、elastic、isotropic选项，在出现的对话框中单击add temperature按钮4次，如图15所示设置，单击ok图1521、依次双击structral、nolinear、inelastic、rate independent、kinematic hardening plasticcity、mises plasticty、bilinear选项，在出现的对话框中单击add temperature 按钮4次，如图16所示设置，单击ok图1622、在define material model behavior对话框中选择material/exit命令，关闭该对话框第四步：创建几何模型、划分网格1、选择main menu/preprocessor/moeling/create/keypints/in active CS命令，在出现的NPT keypoints number文本框中输入关键点编号1，在X，Y，Z location in active CS 文本框中依次输入关键点坐标0、0、02、单击apply ，依次输入一下关键点编号和坐标：2（0.5,0,0）；3（1,0,0）；4（0,0.2,0）；5（0.4,0.2,0）；6（0.6,0.2,0）；7（1,0.2,0）；3、选择main menu/preprocessor/modeling/create/areas/arbitrary/through KPs 命令，在出现的菜单文本框中输入1,2,5,4，单击apply，在文本框中输入2,3,7,6，单击ok4、选择utility menu/workplane/change active CS to/Global Cylindrical命令，将当前激活坐标系转变为柱坐标系5、选择main menu/preprocessor/modeling/create/lines/lines/in Active Coord命令，在出现的菜单文本框中输入6,5，单击ok6、选择Utility Menu/PlotCtrls/Numbering命令，在出现的菜单中选择Line numbers和Area numbers选项，使其由OFF变为ON，单击ok7、选择main menu/preprocessor/meshing/mesh/areas/arbitrary/By Lines命令，在出现的菜单文本框中输入2,8,9，单击ok8、选择Utility Menu/plot/areas命令，窗口显示生成的平面几何模型，如图17所示图179、选择main menu/preprocessor/meshing/size cntrls/manua size/global/size命令，在出现的菜单SIZE element edge length文本框中输入0.05，单击ok如图18所示图1810、选择main menu/preprocessor/meshing/mesh/areas/mapped/3or4 sided命令，在出现的菜单文本框中输入1,2,3，单击ok11、选择Utility Menu/plot/elements命令，显示窗口显示网格划分结果，如图19所示图1912、选择main menu/preprocessor/meshing/size cntrls/manua size/global/size命令，将SIZE element edge length文本框中输入0.05删掉，在NDIV NO.of element divisions 文本框中输入10，单击ok现Element Extrusion Options对话框，在【type】下拉列表中选择2 solid5，在【MAT】下拉列表中选择1，其余不做改动，单击ok，如图20所示图2014、选择main menu/preprocessor/modeling/operate/extrude/areas/along normal命令，在出现的Extrude Area by菜单文本框中输入1，单击ok，出现Extrude Area along normsl 对话框，在NAREA文本框中输入1，在DIST文本框中输入1，单击ok，如图21所示图21现Element Extrusion Options对话框，在【MAT】下拉列表中选择3，其余不做改变，单击ok，如图22所示图2216、选择main menu/preprocessor/modeling/operate/extrude/areas/along normal命令，在出现的Extrude Area by菜单文本框中输入2，单击ok，出现Extrude Area along normsl 对话框，在NAREA文本框中输入2，在DIST文本框中输入1，单击ok17、选择main menu/preprocessor/modeling/operate/extrude/elem ext opts命令，出现Element Extrusion Options对话框，在【MAT】下拉列表中选择2，其余不做改变，单击ok18、选择main menu/preprocessor/modeling/operate/extrude/areas/along normal命令，在出现的Extrude Area by菜单文本框中输入3，单击ok，出现Extrude Areaalong normsl 对话框，在NAREA文本框中输入3，在DIST文本框中输入-1，单击ok19、拖拉面生成结果如图23所示图23 拖拉生成结果第五步：加载求解1、选择main menu/solution/analysis type/new analysis 命令，出现new analysis 对话框，选择分析类型为transient，如图24所示，单击ok，出现transient analysis 对话框，采用full设置，如图25所示，单击ok图24图252、选择main menu/solution/load step opts/time-frenquenc/time integration/amplitude decay命令，出现time integeration controls 对话框，进行如图26所示设置，单击ok图263、选择main menu/solution/analysis type/sol’n controls 命令，出现solution controls对话框，选择basic选项卡，参照图27进行设置；选择transient选项卡，参照图28进行设置，单击ok图27图284、选择main menu/solution/define loads/apply/structural/temperature/uniform temp 命令，出现uniform temperature 对话框，如图29进行设置，单击ok图295、选择utility menu/select/entities命令，出现select entities对话框，在第1个下拉列表中选择Areas，第2个下拉列表中选择By num/pic 选项，点击Unselect 选项，单击ok，出现Unselect areas 菜单，在文本框中输入6,13，单击ok关闭该菜单6、选择Utility menu/select/entities 命令，出现select entities对话框，在第1个下拉列表中选择Nodes，第2个下拉列表中选择Attached to 选项,在第3个选项中点击Areas,all选项，并选中From Full 选项，单击ok关闭此菜单7、选择Main menu/solution/define loads/apply/thermal/convection/on nodes命令，在出现的菜单中单击Pick all，出现Apply CONV on nodes 对话框，如图30进行设置，单击ok关闭此对话框图308、选择Utility Menu/select/everything命令9、选择Main Menu/solution/solve/Current LS 命令，出现Solve Current Load Step对话框，单击ok，ANSYS开始求解计算第六步：查看求解结果1、选择Manu Menu/general postproc/read results/last Set命令2、选择Manu Menu/general postproc/plot results/contour plot/nodal solu 命令，出现Contour Nodal Solution Data对话框，选择Node Solution/DOF Solution/Nodal Temperature,单击ok，ANSYS显示窗口显示温度场分布等值线图，如图31所示图31 温度等值线图3、选择Manu Menu/general postproc/plot results/contour plot/nodal solu 命令，出现Contour Nodal Solution Data对话框，依次选择Node Solution/DOF Solution/X、Y、Z-Compenent of displancement 选项，单击ok，便可以在ANSYS显示窗口查看X、Y、Z方向上的位移场分布等值线图，如图32、33、34所示图32 X方向位移等值线图图33 Y方向位移等值线图图34 Z方向位移等值线图4、选择Manu Menu/general postproc/plot results/contour plot/nodal solu 命令，出现Contour Nodal Solution Data对话框，依次选择Node Solution/Stress/X、Y、Z-Compenent of stress 选项，单击ok，便可以在ANSYS显示窗口查看X、Y、Z 方向上的应力场分布等值线图，如图35、36、37所示图35 X方向应力等值线图图36 Y方向应力等值线图图37 Z方向应力等值线图5、选择Manu Menu/general postproc/plot results/contour plot/nodal solu 命令，出现Contour Nodal Solution Data对话框，选择Node Solution/Stress/von Mises stress 选项，单击ok，便可以在ANSYS显示窗口查看等效应力场分布等值线图，如图38所示图38 等效应力等值线图6、选择Utilty Menu/File/Exit命令，出现Exit from ANSYS对话框，选中Quit-save everything,单击ok，关闭ANSYS。
ansys焊接作业
某焊接件的两条焊缝在顺序焊接过程中的分析问题分析：对1个焊接件的两条焊缝的凝固过程的温度场进行分析，几何模型如下图所示。
焊条及两块钢板的材料为钢，其物理性能见下表。
材料参数（温度）0 2643 2750 2875 3000焓0 128.1 163.8 174.2 184.6 导热率kxx=0.5e-3；比热容c=0.2；密度=0.3833。
初始条件：焊接件的温度为70，焊缝温度3000；对流边界条件：表面传热系数0.00005，空气温度70。
求2000s后整个焊接件的温度分布。
几何参数：底板：2*1.2*0.34立板：1.2*1*0.34圆柱：R 0.17操作步骤：1.定义分析文件名选择应用菜单File>Change Jobname,在弹出的对话中输入“Welding4”,点击【OK】；File>Change Directory,在弹出的对话框中选择存储的目标文件夹后点击【确定】。
File>Change Title,在弹出的对话框中输入“Welding4”,点击【OK】。
选择应用菜单Plot>Replot。
从主菜单中选择Preference,选择分析类型Thermal后点击【OK】。
2.定义单元类型从主菜单中选择Preprocesor>Element Type>Add/Edit/Delete，在弹出的对话框中选择【Add】,再在弹出的对话框中选择Solid和Brick 8node 70，点击【OK】，再点击【Close】。
3.定义焊缝及钢板的材料属性（1）定义右焊缝的材料属性a.定义密度：从主菜单中选择Preprocessor>Material Props>Material Models,在弹出的对话框中右侧点击Thermal>Conductivity>Isotropic,在弹出的对话框中输入导热率0.5e-3，如下图所示。
完毕点击【OK】。
《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领域的不断发展，焊接技术已成为生产制造过程中重要的工艺手段。
在焊接过程中，温度场和应力的变化对焊接质量、产品性能及使用寿命具有重要影响。
因此，对焊接过程中的温度场和应力进行准确预测和控制，对于提高产品质量和优化生产过程具有重要意义。
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，旨在为实际生产过程中的焊接工艺优化提供理论依据。
二、焊接温度场的数值模拟1. 模型建立首先，根据实际焊接过程，建立三维有限元模型。
模型中应考虑焊缝、母材等关键部分的几何形状和材料属性。
同时，为提高计算效率，可对模型进行合理简化。
2. 材料属性及热源模型在模拟过程中，需要输入材料的热导率、比热容、热扩散率等热物理参数。
此外，选择合适的热源模型也是关键。
本文采用高斯热源模型，该模型能较好地描述焊接过程中的热输入分布。
3. 数值求解利用ANSYS软件的热分析模块，对焊接过程中的温度场进行数值求解。
通过设定合理的初始条件和边界条件，求解出焊接过程中的温度分布。
三、焊接应力的数值模拟1. 模型转换在得到温度场分布后，将热分析结果作为应力分析的初始条件。
将热分析模型转换为应力分析模型，并设定相应的材料属性。
2. 应力分析利用ANSYS的应力分析模块，对焊接过程中的应力进行数值模拟。
考虑焊缝收缩、母材约束等因素对应力的影响。
通过求解，得到焊接过程中的应力分布。
四、结果与讨论1. 温度场分析通过数值模拟，可以得到焊接过程中的温度场分布。
分析温度场的变化规律，可以了解焊接过程中的热输入、热传导及热扩散等情况。
同时，还可以预测焊接过程中的潜在问题，如热裂纹、热变形等。
2. 应力分析根据应力分布结果，可以了解焊接过程中产生的残余应力。
残余应力对产品的性能和使用寿命具有重要影响。
通过分析残余应力的分布和大小，可以为优化焊接工艺提供依据。
此外，还可以考虑采用相应的工艺措施，如焊后热处理、优化焊接顺序等，以降低残余应力。
5.梁柱焊接ANSYS命令流(柱3连续焊过程)
! 施加边界条件和单位荷载，静力求解 ! 特征值屈曲求解
/solu antype,1 bucopt,lanb,1 mxpand,1,,,1 solve finish
/post1 set,first set,list *get,fcr,mode,1,freq fcr *status,parm pldisp,2 finish
finish /clear /filname,zhu3 /prep7 p=5e8 h=0.2 b=0.2 t1=0.016 l=1 block,-b/2+t1,b/2-t1,h/2-t1,h/2,,l block,b/2-t1,b/2,-h/2,h/2,,l vsymm,x,2 vsymm,y,1 vglue,all numcmp,all block,b/2-0.045,b/2+0.005,h/2,h/2+0.005,,l block,b/2,b/2+0.005,h/2-0.045,h/2,,l vglue,5,6 numcmp,all vsymm,x,5,6 vsymm,y,5,8 numcmp,all numstr,volu,21 block,-0.08,0.08,h/2+0.005,h/2+0.011,0.035,0.065 block,b/2+0.005,b/2+0.011,-0.08,0.08,0.035,0.065 vsymm,x,22 vsymm,y,21 vgen,6,21,24,1,,,0.18 vsel,u,volu,,1,4 vglue,all allsel numstr,volu,101 k,501,0.05,0.1 a,25,26,501 voffst,25,-1 k,502,0.1,0.05 a,34,35,502 voffst,42,-1 vsymm,x,101,102 vsymm,y,101,104
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生死单元案例—焊接
16
建立的几何模型如下图所示：
生死单元案例—焊接
17
5. 布尔操作
从主菜单中选择
Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Glue>Volu mes，在弹出的对话框中点击【Pick All】。
6. 设置单元密度
从主菜单中选择Preprocessor>Meshing>Size Cntrls>Manualsize>Global>Size，在弹出的对话框 Element edge length中输入0.05，如下图所示。完毕点击 【OK】。
生死单元案例—焊接
7
点击材料属性对话框中的Edit>Copy,弹出如下对话框，from中选择1， to中输入2，如下图所示。完毕点击【OK】。
这样，材料2复制了材料1的全部属性。由于钢板属性不需要焓参数， 因此要删掉材料2中的Enthalpy:先选中材料2中的Enthalpy,然后点击 Edit>Delete。
生死单元案例—焊接
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7. 设置焊接件属性
a.设置右焊缝属性：从主菜单中选 Preprocessor>Meshing>Mesh Attributes>Picked Volumes，在弹出的对话框中选择右焊缝V10后点击 【OK】，在弹出的对话框中选择1和1 SOLID70,如下图
生死单元案例—焊接
6
d.定义焓参数：点击对话框右侧的Thermal>Enthalpy,在弹出 的对话框中连击4次【Add temperature】，然后按下图将 参数输入对话框。完毕点击【OK】。
(2)定义两钢板的材料属性：
点击定义材料属性对话框中的Material>New Model, 在弹出的对话框中点击【OK】，如下图所示：
材料参数 0
（温度）
焓
0
2643 2750 2875 3000 128.1 163.8 174.2 184.6
生死单元案例—焊接
1
几何参数：底板：2*1.2*0.34 立板：1.2*1*0.34 圆柱：R0.17
生死单元案例—焊接
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操作步骤：
1.定义分析文件名
选择应用菜单File>Change Jobname,在弹出的对话中输入 “Welding4”,点击【OK】；File>Change Directory,在弹出的对话 框中选择存储的目标文件夹后点击【确定】。File>Change Title,在 弹出的对话框中输入“Welding4”,点击【OK】。选择应用菜单 Plot>Replot。
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建好的几何模型如下图所示：
生死单元案例—焊接
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（4）复制 从应用菜单中选择
Work Plane>Offset WP>to Global Origin
从主菜单中选择 Preprocessor>Modeling>Reflect>Volumes，在弹出的对 话框中选中V2、V3、V6，点击【OK】。在弹出的体映射 复制对话框中点击【OK】，如下图所示：
某焊接件的两条焊缝在顺序焊接过程中的分析
问题分析：对1个焊接件的两条焊缝的凝固过程的温度场 进行分析，几何模型如下图所示。焊条及两块钢板的 材料为钢，其物理性能见下表。 导热率kxx=0.5e-3; 比热容c=0.2;密度=0.3833
初始条件：焊接件的温度为70，焊缝温度3000；对流边 界条件：表面传热系数0.00005，空气温度70。求 2000s后整个焊接件的温度分布。
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b.定义比热容：点击对话框右侧的Thermal>Specific Heat,在 弹出的对话框中输入0.2，如下图所示。完毕点击【OK】。
c.定义密度：点击对话框右侧的Thermal>Specific Heat,在弹 出的对话框中输入0.2833，如下图所示。完毕点击 【OK】。
从主菜单中选择
Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>By Dimension，弹出圆柱体建立对话框。在RAD1、RAD2、 Z1、Z2、THETA1和THETA2依次输入0.17、0、0、1.2、 0和90。完毕点击【OK】，如下图所示：
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（2）平移坐标系 从应用菜单中选择 Work Plane>Offset WP by Increments， 弹出如下的工作坐标系平移对话框， 在X,Y,Z Offsets中输入0.17,0.34,0。 完毕点击【OK】。
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（3）建立圆柱体
从主菜单中选择Preference,选择分析类型Thermal后点击【OK】。
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2.定义单元类型
从主菜单中选择Preprocesor>Element Type>Add/Edit/Delete，在弹出的对话框中选择【Add】, 再在弹出的对话框中选择Solid和Brick 70，点击 【OK】，再点击【Close】。
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（3）定义左焊缝的材料属性 左焊缝的材料属性与右焊缝的完全一样，可以直接复制材 料1的属性。点击材料属性对话框中Material>New Model, 弹出如下对话框，如下图所示，点击【OK】。
点击材料属性对话框中Edit>Copy,弹出如下对话框，from中选择
1，to中输入3，如下图所示。完毕点击【OK】。
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设置完毕后，如下图所示：
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4.几何建模
（1）建立长方体
从主菜单中选择
Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Block>By Dimension，在弹出的对话框的X1,X2,Y1,Y2,Z1和Z2中按 照下图数据输入，每组数据输入完成后点击【Apply】,输 入最后一组数据完成后需点击【OK】。
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3.定义焊缝及钢板的材料属性
（1）定义右焊缝的材料属性
a.定义密度：从主菜单中选择Preprocessor>Material Props>Material Models,在弹出的对话框中右侧点击 Thermal>Conductivity>Isotropic,在弹出的对话框中输入 导热率0.5e-3，如下图所示。完毕点击【OK】。