T型接头焊接温度场ANSYS仿真分析

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基于ANSYS平台的不同焊接工艺参数对管线钢焊接温度场的模拟研究

２２模型假设．
焊件边界与周围介质进行换热，量的散失热主要通过热辐射换热和对流换热方式进行，温高下散失的热量以辐射为主，温下以对流为主。低在模型的对称面处取绝热边界条件。对于对流换热，根据牛顿定律，对于某一与流动的气体或液体接触的固体表面微元，对流换其热密度ｑ通过对流换热系数日与固体表面温度
换
ｏｏ＋（Ｔ（ｒＡ））＋Ｏ（Ｔ一Ａ），＋ＯＱ
（１）
式中：Ｐ为材料的密度；ｃ为材料的导热系数和Ａ，比热容，它们都是温度的函数；为内热源强度。一Ｑ
焊接温度场的计算通常用以下两类边界条件：
（）１已知边界上的热流密度分布
维普资讯
焊管．０第３卷第２．０年３期２０７月
●试验与研究
基于ＡＹＮＳＳ平台的不同焊接工艺参数对管线钢焊接温度场的模拟研究
张宏，陈鹏
（西南交通大学焊接研究所，成都６０３）１０１摘要：针对管线钢焊接，根据材料热物理性能参数、变潜热与温度的非线性关系，相建立了
为电弧电压；为焊接电流；为Ｐ点距电弧中，ｒ
心的距离。
由于加热电弧是移动的，于移动的实现，对笔者利用ＡＳＳ的ＡＤＮＹＰＬ语言编写程序，用离采
图１三维模型网格划分示意图

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。

焊缝焊接收缩量的ANSYS仿真分析

焊缝焊接收缩量的ANSYS仿真分析作者：张利来源：《城市建设理论研究》2013年第10期摘要：现代焊接技术趋于完善，对焊接变形的数值已有很多经验公式计算，但是都是实测数据，环境不一样，焊接收缩就不一样。

本文运用ANSYS的热分析功能对焊接的收缩进行仿真。

该仿真存在的难点是热结构耦合、单元生死、材料的弹塑性、APDL参数化设计。

关键词：焊缝焊接收缩量ANSYS中图分类号: P755.1文献标识码： A 文章编号：第一步：输入材料特性，建立模型，设定焊接速度，计算热源值。

输入材料特性；本计算模型采用Q345qD钢材的材料特性，设初始温度为室温25℃，且材料密度不变化。

材料密度设为7.85×103 Kg/m3，热膨胀系数为1.75×10-5，初始弹性模量为E=2.0×1011Mpa，泊松比0.25，初始导热系数为18.6W/m·℃，比热容设为502J/（Kg·℃），初始热焓值6.13×109，这些材料特性随温度变化而变化，如下表1、2、3所示：表1：钢材弹模与温度的关系表2：钢材导热系数、比热与温度的关系表3：钢材热焓值与温度的关系由于材料会进入塑性变形区，采用多线性随动强化和双线性随动强化两种方式定义材料在温度变化情况下的特性。

随着温度的升高，钢材的应力-应变曲线越来越平缓，即钢材的强度变低。

建立模型；钢板对接和T接的模型建立比较简单，鉴于需要分析的钢板板厚较多，所以采用参数化设计，方便修改模型。

定义的变量仅有板厚。

对接模型采用单边V形坡口，钝边固定为2mm，坡口角度60°。

单元类型先采用SOLID70进行热分析。

设定焊接速度；按照焊接经验，焊接速度取5mm/s，即热源移动速度为5mm/s。

计算热源值；本模型假设热源与时间成反比例，即热源hetg=a/△t，其中a与焓值、密度、温度相关。

考虑到实际施焊时，焊完一道有足够时间让母材冷却，本模型假设冷却30分钟，母材温度降至室温。

《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。

《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。

基于ANSYS软件的异种高强钢焊接接头温度场和应力场的模拟

基于ANSYS软件的异种高强钢焊接接头温度场和应力场的模拟基于ANSYS软件的异种高强钢焊接接头温度场和应力场的模拟摘要：随着工业发展，异种高强钢焊接接头在工程结构中的应用越来越广泛。

为了研究焊接过程中接头的温度场和应力场分布情况，本文利用ANSYS软件进行模拟分析。

通过建立三维焊接模型，对不同焊接条件下的接头温度和应力进行了模拟计算，结果表明，在不同的焊接过程参数下，接头的温度分布和应力分布均有所差异。

该研究有助于优化焊接参数和改善接头的焊接质量。

1. 引言异种高强钢焊接接头由于其高强度和耐腐蚀性，在汽车、船舶等工程结构中得到了广泛的应用。

焊接过程中温度和应力的分布情况对接头的性能和寿命具有重要影响。

因此，对焊接过程中接头的温度场和应力场进行模拟分析，对于优化焊接参数和改善接头的焊接质量具有重要意义。

2. 方法本研究利用ANSYS软件进行异种高强钢焊接接头的温度场和应力场的模拟。

首先，根据焊接接头的几何形状和尺寸，建立三维的焊接模型。

然后，根据焊接过程的工艺参数和材料特性，设置相应的边界条件和材料模型。

最后，利用ANSYS软件对不同焊接条件下的接头温度和应力进行模拟计算。

3. 结果与分析通过模拟计算，得到了不同焊接条件下接头的温度分布和应力分布。

在不同的焊接过程参数下，接头的温度分布和应力分布均有所差异。

例如，在焊接电流增大的情况下，接头的温度分布更加均匀，而在焊接速度增大的情况下，接头的应力分布更加均匀。

此外，焊接过程中的冷却速率也会对接头的温度和应力产生影响。

4. 讨论与展望本研究对异种高强钢焊接接头的温度场和应力场进行了模拟分析，得到了接头在不同焊接参数下的温度和应力分布。

然而，由于模拟分析的复杂性和计算资源的限制，本研究仅考虑了一些典型的焊接参数和条件。

进一步的研究可以探讨更多的焊接参数和条件对接头性能的影响，以及其他因素对接头性能的影响，如焊接速度、热输入等等。

5. 结论本研究利用ANSYS软件对异种高强钢焊接接头的温度场和应力场进行了模拟分析。

基于ANSYS的6082铝合金T形接头MIG焊的有限元模拟

：堇望皇堕窒： !兰
2．2焊接工艺参数
采用如图3所示的焊接方向，通过一次施焊完
成，氩气流量为24 L／mi n，焊接工艺参数见表l 。现
有的焊接热源模型中，文中选择移动的双椭球热源
模型来模拟MI G焊。
衰1焊接工艺参数
l 序号
l
I
l
2
l
3
焊接电流／／A 2 15 2 15 215
电弧电压￡ W
焊接冷却后，选取焊缝线中点为采样点，在不
同的焊接速度下，其温度循环曲线如图5所示。从
图5可以看出，随着焊接速度的增大，采样点最高温度明显降低，并且由于峰值处附近的曲线越来越
陡峭，说明该点到达最高温度的时间也越短。
圈3 边界约束
摘要：借助有限元分析软件ANSYS．模拟了60 82铝舍金T形接头MI G焊的焊接温度场和应力应变场。采用移动的双椭球热源模型模
拟MI G焊过程．并考虑到了母材6 082和焊丝ER5356 这2种材料随温度变化的热物理性能参数。通过3种不同的焊接速度模拟比较
发现，随着焊接速度的增大．温度场区域面积减小，熔池温度降低，焊缝处纵向和横向残余应力均增大，热影响区和垂直于焊缝方向
图1有限兀模型
1．2材料特性参数材料的热物理性能参数为温度的函数，它对模
拟结果的精度有着很大的影响。焊接过程中母材和焊丝都会经历一个先加热后冷却的过程，因此，需要考虑母材 6082铝合金和焊丝ER5356动态的热物
型呈翌也曼堡! 垫呈竺! 竺旦 ! 型：丝型竺：! 坚翌：垫! !
100 200 300 400 500 600
温度" ac
( b) ER5356材料热物理性能

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。

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。

《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ＡＹＳＮＳ钢结构的焊接温度场仿真分析
ＦｉｔｅｍｅｎｔａｎｙｓｏＧｅｌｎｉｅｅｌａｌｓｉｆＴＩｗｄｅｄｓｔｅｅＩｂａｓｅｄＮＳＹＳｏｎＡ
李
波
ＬｌＢｅ
（吉林广播电视大学辽源分校，辽源１６０）２０３
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
１０（ｉ
）（＋
）
：
０
等效热传导系数描述如下（为环境温度）：
本文选择３６Ｌ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５ｍｍＸ５００ｍｍＸ４ｍｍ的钢板，焊接方式采用对接。为提高

不同焊接速度下T形接头焊接温度场模拟分析

不同焊接速度下T形接头焊接温度场的模拟分析摘要焊接速度是焊接的重要参数，同一种焊接方法下，不同的焊接速度会影响温度场的分布。

通过有限元软件ansys建立了t形接头热分析模型，考虑了材料物理性能随温度和相变的影响，焊接热源采用内部热生成的方法模拟，焊接过程用生死单元模拟。

得到并比较了不同速度下的t形接头焊接温度场的焊接温度场。

关键词焊接；数值模拟；单元生死；温度场中图分类号tg45 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2013）87-0064-03在焊接中，焊接热传导和热输入对冶金过程、应力应变等都有非常重要的影响。

焊接是快速的局部加热到高温与快速的冷却的过程。

焊接过程中的温度和材料热物理性能参数会随时间剧烈变化。

焊接温度场是典型的移动热源的模拟分析。

1 模型的建立1.1 有限元模型焊接过程的热传导是一个复杂的非线性问题，焊接温度场的模拟属于瞬态非线性热分析，材料为spv 490q，选用solid70单元。

焊件尺寸为：底板为100 mm×100 mm×8 mm；壁板为100 mm×100 mm×20 mm。

取焊接方向的单元网格长度为0.5 mm。

模型忽略熔池流体的流动作用。

热物理性能参数随温度变化而变化。

1.2 焊缝热源通过单元的内部生热方式模拟焊缝的热源，载荷的施加通过生热率实现，通过生死单元的计算来模拟焊缝。

利用ansys的apdl 语言编写的程序来模拟移动的热源，通过循环语句来实现热源的移动。

把热输入量换算成在单位体积、单位时间上的焊缝单元的热生成强度，设热效率为；电压为u（v）；电流为i（a）；每个焊缝单元的体积为v（m3）。

设焊接电流为150 a，电弧电压u为24 v，焊接效率取0.75. 环境温度设置为20 ℃。

采用tig焊。

2 温度场的计算与分析焊接温度场的直观描述对焊接工艺的改进有一定的帮助。

该焊接包括内外侧角焊缝的焊接。

图2.12图2.15依次为v=5mm/s.7.5mm/s时焊缝中心线（路径2）各点温度变化趋势。

t型接头焊接应力应变数值模拟分析

t型接头焊接应力应变数值模拟分析摘要：本文针对T型接头焊接，采用数值模拟分析其焊接处应力应变特性。

建立相应有限元模型，利用有限元分析软件ANSYS Workbench计算T型焊接处应力应变分布。

结果表明：T型焊接处应力的最大值出现在焊接处中心，越靠近接头端越低；焊接处变形的最大值出现在焊接处中心，越靠近接头端变形越小。

研究结果可为T型接头焊接工艺设计提供参考。

关键词：T型接头；焊接；应力；应变；ANSYS1言T型接头焊接是现今应用最为广泛的一种焊接形式。

T型接头的结构特性使焊接处受到较大的应力、应变，而焊接处的应力应变分布是T型接头焊接可靠性的关键，对T型接头的使用有着重要的意义。

随着焊接技术的发展，数值模拟分析及应力应变检测工具的建立与发展，有助于深入分析T型接头焊接结构的应力应变分布问题。

2验原理与方法2.1限元模型建立T型接头的结构模型，采用有限元分析软件ANSYS Workbenchv17.2进行数值模拟。

T型接头的焊接处，设置节点约束条件，模拟焊接处铆接表面的结合状态。

坐标系采用Coordinate Systems（本针坐标系），将原点设置在T型焊接处中心。

采用Structural Mechanics构力学模块，将材料设定为Q235钢，材料参数如下：密度为7800 kg/m3，泊松比0.3，模量2.06e+11 N/m2，屈服强度指数210 MPa，塑性模量8.58e+09 N/m2。

2.2值模拟分析选取T型接头焊接处直径为50 mm，接头长度为200 mm，焊接处的半径为25 mm，在模型网格优化后，采用ANSYS Workbench软件进行数值模拟，计算出T型焊接处的应力应变分布。

间断应力应变分布图如Figure 1示。

3果分析3.1接处应力分析Figure 1示：T型焊接处应力分布分为圆形与旋转六边形；T型焊接处应力的最大值出现在焊接处中心，越靠近接头端越低；处于焊接处中心的应力最大值为2.17e+09 N/m2。

T形接头焊接温度场的三维数值模拟

Welding Technology Vol.37No. 6Dec . 2008T 形接头焊接温度场的三维数值模拟熊震宇 1, 董洁 2(南昌航空大学材料科学与工程学院 , 江西南昌 330063摘要 :利用有限元分析软件 ANSYS , 对 T 形接头焊接的温度场的分布进行了动态模拟 , 提出高斯函数和双椭球函数相结合的双热源模型。

并应用 APDL 语言实现了焊接全过程温度场的三维动态模拟 , 其结果与理论值完全吻合 , 证明了数值模拟的可靠性。

关键词 :T 形接头 ; 焊接 ; 数值模拟 ; APDL ; 温度场中图分类号 :TG445文献标识码 :B文章编号 :1002-025X (200806-0021-03焊接热过程数值模拟是焊接数值模拟的一个主要方面 , 它把焊接学科与计算机技术结合在一起 , 为定量地研究焊接冶金起到积极的推动作用 [1]。

ANSYS 软件是以有限元分析为基础的大型通用 CAE 软件 , 其强大的热结构耦合及瞬态、非线性分析能力使其在焊接模拟技术中具有广阔的应用前景 [2]。

本文研究利用 ANSYS 软件的参数化程序语言 APDL 编制了焊接过程三维瞬态温度场模拟分析程序 , 并以 T 形接头埋弧焊为例给出了具体分析过程 , 计算结果与理论结果比较吻合。

1有限元模型的建立本文所选用的模型为 :腹板尺寸 60mm ×16mm ×100mm , 翼板尺寸 100mm×20mm ×100mm , 材料为 Q345。

T 形接头模型如图 1所示。

为了描述 T 形接头三维焊接温度场的分布 , 热分析单元中选取单元 SOLID87, 在加热圆弧面上生成无中间节点的三维 4节点弧形的表面效应单元SURF152。

如图 2所示 , 在焊缝区域及近缝区采用细网格 , 而远离焊缝区采用较粗的网格。

热源沿着 T 形接头 z 轴的方向匀速移动。

1.1热源模型焊接热源具有局部集中、瞬时和快速移动的特点 , 在时间和空间域内都易形成梯度很大的不均匀温度场是进行焊接力学分析的基础 , 而焊接温度场模型的精确性依赖于热源模型的精度 , 因而建立一个合适的焊接热源模型是焊接模拟过程中的重要部分。

T型接头焊接温度场的有限元模拟

文章编号:1008-3812(2004)04-0041-03T 型接头焊接温度场的有限元模拟韩海玲赵　波李茂福(辽宁省交通高等专科学校,辽宁沈阳　110122) 摘　要　本文基于通用商业有限元软件ANSYS ,对T 型接头温度场进行模拟分析,从而得出了与经典理论相符合的结果。

关键词　焊接温度场有限元模拟分析中图分类号:TG 40 文献标识码:B1　问题的提出目前的计算机仿真主要集中在一些小的或简单的薄板结构,再者大型构件焊接过程的计算机仿真往往采用解析法、二维有限元模拟或需要与试验相结合进行数值模拟的方法,而对大型构件的三维有限元模拟论述较少。

本论文就对T 型接头的三维温度场进行模拟分析。

2　理论依据对于任何一种固体材料,假定其求解域V ∈R 3,则V 内任何一点的瞬态温度T (x ,y ,z ,t )应满足如下微分方程[1]:ρc 5T 5t =55x (λ5T 5x )+55y (λ5T 5y )+55z (λ5T 5z)+Q (t ≥0)(1.1)式中Q (x ,y ,z ,t )为求解区域V 中的内热源强度,λ为导热系数,ρ和c 分别为材料的密度和比热。

3　焊接温度场的简化收稿日期:2004-10-21作者简介:韩海玲,毕业于沈阳工业大学,硕士,讲师。

赵波,毕业于沈阳工业大学,硕士,教授。

李茂福,毕业于西安公路学院,教授。

3.1熔化极的选取为了精确的模拟热源,本文采用熔化极焊接,由于多道焊,所以可采用“生死”单元来模拟。

ANSYS 中单元生死起作用并不是将杀死的单元从模型中删掉,而是将刚度(或传导,或其它分析特性矩阵乘以一个很小的因子[2,4]。

所以,“死”单元的单元载荷、质量、阻尼、比热、弹性模量等效果都设为0值。

在本文的计算过程中,利用单元“生死”的原理,假设母材熔化时的弹性模量和屈服强度很低(传导系数和比热等物理性能不变,这样将不影响温度场的计算)。

在高温熔融状态下,因为定义的弹性模量和屈服极限较小,所以熔化区域的应力很小,它对整个焊接应力场的模拟影响很小。

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。

ANSYS Mechanical在焊接仿真中的应用详细解析

ANSYS Mechanical在焊接仿真中的应用详细解析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。

T型接头焊接温度场与应力场的数值模拟

T型接头焊接温度场与应力场的数值模拟T型接头焊接温度场与应力场的数值模拟引言T型接头是一种常见的焊接结构，在工程领域有广泛的应用。

在焊接过程中，温度场和应力场的分布对于焊接接头的质量和性能起着重要作用。

因此，研究T型接头焊接过程中的温度场和应力场分布，在改进焊接工艺和优化接头设计方面具有重要意义。

本文采用有限元数值模拟方法，对T型接头焊接过程中的温度场和应力场进行了分析和模拟。

通过研究接头的材料特性、焊接参数和接头几何形状对温度场和应力场的影响，揭示了焊接过程中的关键问题和挑战。

1. 模型建立与材料特性分析首先，根据实际焊接接头的几何形状和尺寸，建立了T型接头的三维有限元模型。

接头材料的热物性参数、热传导系数和热膨胀系数等材料特性也在模型中考虑。

通过对材料特性的分析，可以确定模型中的参数，为后续的数值模拟提供准确的输入条件。

2. 温度场模拟与分析在焊接过程中，热源会加热接头，导致温度升高。

为了理解焊接过程中温度场分布的规律，我们使用了热传导方程来模拟接头的温度场。

根据热传导方程的边界条件和初值条件，可以求解得到接头在不同时间点的温度分布情况。

通过数值模拟，我们得到了焊接过程中温度场的分布曲线。

可以发现，在焊接开始时，温度场的分布不均匀，呈现出高温区和低温区。

随着焊接时间的增加，高温区逐渐扩散并向焊缝两侧移动，直到逐渐平稳。

这个温度分布的过程对于焊接接头的质量起着至关重要的作用。

3. 应力场模拟与分析焊接过程中的热应力和残余应力是导致接头变形和开裂的主要原因之一。

因此，研究焊接过程中的应力场分布对于理解接头的力学行为和预测接头的寿命具有重要意义。

我们采用了热弹性力学理论来模拟焊接过程中的应力场。

根据焊接过程中的温度分布和材料的热力学参数，可以计算得到焊接接头中应力场的分布情况。

通过数值模拟，我们发现焊接过程中的应力场分布与温度场的分布有密切关系。

焊接接头在局部区域产生了较大的应力集中，同时沿着焊缝的方向形成了应力梯度。