abaqus热残余应力分析实例
ABAQUS热应力分析实例详解
热应力分析实例详解学习要点通过实例分析，学习如何进行热应力分析，并掌握ABAQUS/CAE 的以下功能：1）在Material 功能模块中，定义线胀系数；2）在Load 功能模块中，使用预定义场（predefined field）来定义温度场；实例1：带孔平板的热应力分析定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Elastic, 输入弹性模量和泊松比定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Expansion, 输入线胀系数定义边界条件——Load定义边界条件——Load定义边界条件——Load固支边界条件使用预定义场定义初始温度Load——PredefinedField Manager使用预定义场使模型温度升高至120℃网格划分——Mesh结果分析——Visualization小结在ABAQUS中进行热应力分析的基本步骤：⏹定义线胀系数⏹定义初始温度场⏹定义分析步中的温度场实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟问题描述：◆表面感应淬火是一种工程中常用的热处理工艺，其原理是使用感应器来对工件的局部进行加热，然后迅速冷却，从而使工件表面产生残余压应力，抵消工作载荷所产生的一部分拉应力。
◆表面感应淬火可显著提高工件弯曲疲劳抗力和扭转疲劳抗力，工件表面产生的马氏体具有良好的耐磨性。
实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟 本例中的法兰盘经淬火后，由试验测得法拉盘的内圆角表面残余压应力约为-420MPa。
法拉盘的一端固定，另一端的整个端面受向下的面载荷p=100MPa，法拉盘内孔直径为24mm，材料的弹性模量为210000MPa，泊松比为0.3，线胀系数为1.35e-5/ ℃。
要求：模拟分析感应淬火所产生的残余应力场，并分析此残余应力场在缓和应力集中方面所起的作用。
基于Abaqus的O形橡胶密封圈热应力分析
卢＝ａ （ ３ Ａ ＋ ２ Ｇ ）
２ 有 限 元 分 析
随 着 计 算 机 的 发 展 及 有 限元 分 析 软 件 （ 如
Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ 和Ａ ｎ ｓ ｙ ｓ ）的 开发 ，对 轮 胎 和橡 胶 制 品进
行 了越 来越 深入 的研 究 ；但 由于橡 胶 材料 的非 线 性 、几何 非线性 和边界 条件非线性 ，增加 了仿真模 拟难 度 。在此 ，以轮胎 和橡 胶制 品研 究 中常 用 的 Ｍｏ ｏ ｎ ｅ ｙ — Ｒ ｉ ｖ ｌ ｉ ｎ 模型为例 ，根据 变分原理 ，对 Ｏ 形橡 胶密封 圈进行不考虑温度 因素 的应力分 析及考 虑温 度 因素 的热应力分析 Ｊ 。
变 ，推 广到温 度场 中 ，即 ：
ｓ ：
吉 ［ — （ ＋ ） ］ ＋ ｆ ‘ ’
根据 Ｍｏ ｏ ｎ ｅ ｙ — Ｒ ｉ ｖ ｌ ｉ ｎ 模 型 ，用 硬度 求 弹性模 量 ， 密封 圈 参数 Ｃ。 ＝ １ ． ３ ８ ０ ，Ｃ ＝ ０ ． ３ ４ ５ ，线膨 胀 系数 为
要 意义 。 本 课题 在 弹性力 学理 论基 础上 ，运 用Ａ ｂ ａ ｑ ｕ ｓ
的广义 虎克定律 ：
＝
２ Ｇ ｅ ｌ ＋ 九 一／ ３ ｔ
（ ２）
式 中 ，Ｐ 为体 积应 变 ；Ｇ 为 剪切模 量 ；Ａ为拉梅 常
数， 为热应力系数。
Ｅ讧
＝
有限元软件 对Ｏ 形橡胶密封 圈进行正 常工况下 的仿
．
ｂ Ｊ ＝ －
Ｗ
－／ Ｕ
Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ 。 Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ
２ ０ Ｉ ｊ年 第 ６期
基于abaqus的某法兰盘的感应淬火的残余应力场模拟
基于Abaqus的法兰盘的感应淬火的残余应力场仿真载运工具运用工程1001班吴越S1004105一．仿真对象的提出与建模要点：表面感应淬火是一种常见的热处理工艺，其原理是使用感应器来对工件的局部进行加热，然后迅速冷却，从而使工件表面产生残余压应力（residual stress），抵消工件在工作中的载荷所产生的一部分拉应力。
表面淬火可显著提高工件弯曲疲劳抗力和扭转疲劳抗力，工件表面产生的马氏体具有良好的耐磨性。
本例中，法兰盘经过表面感应淬火后，淬硬层如图-1所示，由试验测得法兰盘的内援交表面残余压应力约为-420MPa。
法兰盘的一端固定，另一端的整个端面受到向下的面载荷p=100MPa。
法兰盘内孔直径24mm，材料的弹性模量为210000MPa，泊松比为0.3，线胀系数为1.35e-5/℃。
要求模拟感应淬火所产生的残余应力场，并分析此残余应力在缓和应力集中方面所起的作用。
图-1 淬硬层由红色区域180°扫略生成使用Abaqus可以模拟感应淬火的完整过程，即通过分析工件和感应器之间以及工件和冷却液之间的传热过程来确定工件的温度场，从而得到相应的塑性应变场和冷却后的残余应力场。
但是这一模拟过程比较复杂，我们选择一种模拟残余应力场的简化方法：设置整个模型的初始温度为20℃，在分析步（Step）中令淬硬层区域的温度升高至某个温度值T high（如120℃），其余区域的温度仍保持在20℃。
这种温度差异会使高温区域产生压应力，相当于所要模拟的残余压应力。
经过几次试算，就可以找到合适的T high，使法兰盘的内圆角的表面压应力与试验结果大致吻合。
施加工作载荷时，仍保持上述温度场不变，就可以模拟在残余应力作用下的应力场。
上述方法的优点是比较简便，不必进行复杂的传热分析和热弹塑性分析，并且通用性强，可以用于模拟各种不同工艺所产生残余应力场，但其缺点是模拟精度不高，通过选择T high 只能保证工件局部区域的压应力值较准确，一种改进方法是为淬硬层的不同区域设定不同的温度值T high，从而得到与试验结果更加接近的残余应力场。
Abaqus焊接模拟分析程序(包括应力场和温度场)
【我的硕士论文的一部分】求解温度场!上表面上没有对流换热边界条件!单位制:米、秒、摄氏度!/CLEAR,START/FILNAME,temp,0/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 00:09:52 11/26/2007/CONFIG, NRES, 5000/PREP7/VIEW,1,1,2,3/ANG,1/REP,FAST!*!===============================================================================================!指定单元ET,1,SOLID70!*!*!===============================================================================================!材料属性!=====================================================================================!316LMPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,1,,7850MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,20MPTEMP,2,300MPTEMP,3,900MPTEMP,4,1400MPTEMP,5,2000MPDATA,KXX,1,,18.6MPDATA,KXX,1,,21.4MPDATA,KXX,1,,28.4MPDATA,KXX,1,,33.9MPDATA,KXX,1,,48MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,20MPTEMP,2,600MPTEMP,3,800MPTEMP,4,1400MPTEMP,5,2000MPDATA,C,1,,502MPDATA,C,1,,612MPDATA,C,1,,635MPDATA,C,1,,659MPDATA,C,1,,670MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,20MPTEMP,2,1300MPTEMP,3,1410MPTEMP,4,1440MPTEMP,5,1550MPTEMP,6,2000MPDATA,ENTH,1,,7.88e7MPDATA,ENTH,1,,6.131e9MPDATA,ENTH,1,,7.347e9MPDATA,ENTH,1,,9.145e9MPDATA,ENTH,1,,1.03e10MPDATA,ENTH,1,,1.272e10!===============================================================================================!定义常量WidthBase=0.025 !宽度HeightBase=0.02 !基底高度Length=0.09 !长度WidthClad=0.0015 !宽度HeightDeposition=0.00375 !覆层高度Layer=15 !层数HeightClad=HeightDeposition/layerdt=0.0001 !小量Temp=20 !环境温度InitTemp=300 !初始温度CoffConv=30 !对流换热系数!===============================================================================================!定义常量Velocity=0.003 !扫描速度StepDis=0.0015 !每个载荷步位移LaserPower=700 !激光功率Radius=0.0015 !激光光斑半径Area=3.14159265*(Radius**2) !激光光斑面积Factor=0.3 !吸收因子StepTime=StepDis/Velocity !每个载荷步时间TotalTime=(Length+Radius*2)/Velocity !载荷持续时间(扫描一层) StepNum=(Length+Radius*2)/StepDis !载荷步数!===============================================================================================!建模BLOCK,0,Length,0,-0.0066,0,WidthClad,BLOCK,0,Length,0,-0.0066,WidthClad,0.0067BLOCK,0,Length,-0.0066,-HeightBase,0,WidthClad,K, ,0,0,WidthBase,K, ,Length,0,WidthBase,K, ,0,-HeightBase,WidthBase,K, ,Length,-HeightBase,WidthBase,V, 16, 13, 27, 25, 15, 14, 28, 26V, 24, 21, 27, 13, 23, 22, 28, 14BLOCK,0,Length,0,HeightDeposition,0,WidthClad,VGLUE,ALLNUMCMP,ALL!===============================================================================================!划分网格LSEL, S, LOC, Y, dt, HeightDeposition-dt, !高度方向LESIZE, ALL, , , Layer,LSEL,S,LOC,Y,-DT,-0.0066+DTLSEL,R,LOC,X,0LESIZE,ALL,,,4,2LSEL,S,LOC,Y,-DT,-0.0066+DTLSEL,R,LOC,X,LengthLESIZE,ALL,,,4,0.5LSEL,S,LOC,Y,-0.0066-DT,-HeightBase+DTLSEL,R, LOC, Z, 0, WidthBase-DT,LESIZE,ALL,,,4,2LSEL,S,LOC,Y,-0.0066-DT,-HeightBase+DTLSEL,R, LOC, Z, WidthBase,LESIZE,ALL,,,4,0.5LSEL, S, LOC, X, dt, Length-dt, !长度方向LESIZE, ALL, , , Length/StepDis,LSEL, S, LOC, Z, dt, WidthClad-dt, !宽度方向LESIZE, ALL, , , 1,LSEL,S,LOC,Z,WidthClad+DT,0.0067-DTLESIZE,ALL,,,4,LSEL,S,LOC,Z,0.0067+DT,WidthBase-DTLSEL,R,LOC,Y,-DT,-HeightBaseLESIZE,ALL,,,4,2LSEL,S,LOC,Z,0.0067+DT,WidthBase-DTLSEL,R,LOC,Y,0LESIZE,ALL,,,4,0.5VSEL,S,LOC,Y,0,HeightDeposition!网格划分TYPE,1MAT,1MSHAPE,0,3DMSHKEY,1VMESH,ALLVSEL,S,LOC,Y,-1,0 !网格划分TYPE,1MAT,1MSHAPE,0,3DMSHKEY,1VMESH,ALLALLSEL,ALL!============================================================================= ==================!基底边界条件、初始条件NSEL, S, LOC, Y, -HeightBase, 0 !基底初始温度IC,ALL,TEMP,InitTempNSEL, S, LOC, Y, -HeightBase, 0 !基底侧面，换热边界条件NSEL, R, LOC, Z, WidthBaseSF, ALL, CONV, CoffConv, TempALLSEL,ALLNSEL, S, LOC, Y, -HeightBase, 0 !基底左端面，换热边界条件NSEL, R, LOC, X, 0SF, ALL, CONV, CoffConv, TempALLSEL,ALLNSEL, S, LOC, Y, -HeightBase, 0 !基底右端面，换热边界条件NSEL, R, LOC, X, LengthSF, ALL, CONV, CoffConv, TempALLSEL,ALLNSEL, S, LOC, Y, 0 !基底上表面，换热边界条件NSEL, R, LOC, Z, WidthClad, WidthBaseSF, ALL, CONV, CoffConv, TempALLSEL,ALLFINISH/SOLU!===============================================================================================!瞬态分析参数设置ANTYPE,4 !分析类型：瞬态!*TRNOPT,FULL !求解方法：完全的N-R方法!*!DELTIM,0.01,0.001,0.05 !载荷子步(默认子步时间步长、最小、最大)——载荷步为0.333NSUBST, 4CNVTOL,HEAT, ,0.01,2,0.000001, !收敛准则：控制热流OUTRES,NSOL,LAST !结果输出：所有!===============================================================================================!杀死单元NSEL, S, LOC, Y, 0, HeightDeposition !杀死熔覆层单元ESLN, S, 1, ALLEKILL,ALLALLSEL,ALLESEL,S,LIVEEPLOTESEL,S,LIVE !激活单元的上表面，指定为对流换热边条NSLE,S,1NSEL,R,LOC,Y,0NSEL,R,LOC,Z,0,RadiusSF,ALL,CONV,CoffConv,TempALLSEL,ALL!===============================================================================================!预热*DO, i, 1, 2m=mod(i,2)*IF,m,EQ,1,THEN !如果为奇数层，向右扫描*DO, k, 1, StepNum, 1TIME,TotalTime*(i-1)+StepTime*k !载荷步结束时间KBC, 1 !载荷步内载荷随时间分布：常数LeftX=StepDis*(k-1)RightX=StepDis*kNSEL, S, LOC, Y, 0ESEL, S, LIVEESLN, R, 0NSLE, S, 1NSEL, R, LOC, x, RightX-2*Radius, RightXNSEL, R, LOC, Z, 0, Radius !激活单元的上表面，加热流密度ESLN, S, 1SFE, ALL, 4, HFLUX, , LaserPower*Factor/Area, , ,ALLSEL, ALLSOLVESAVESFEDELE,ALL,4,HFLUX!删除热流密度载荷ALLSEL, ALLESEL,S,LIVE!激活单元的上表面，指定为对流换热边条NSLE,S,1NSEL,R,LOC,Y,0NSEL, R, LOC, x, LeftX-2*StepDis, RightX-2*StepDisNSEL, R, LOC, Z, O, RadiusSF,ALL,CONV,CoffConv,TempALLSEL,ALLESEL,S,LIVEEPLOT*ENDDO*ELSE !如果为偶数层，向左扫描*DO, k, 1, StepNum, 1TIME,TotalTime*(i-1)+StepTime*k !载荷步结束时间KBC, 1 !载荷步内载荷随时间分布：常数LeftX=Length-StepDis*kRightX=Length-StepDis*(k-1)NSEL, S, LOC, Y, 0ESEL, S, LIVEESLN, R, 0NSLE, S, 1NSEL, R, LOC, x, RightX-2*Radius, RightXNSEL, R, LOC, Z, 0, Radius !激活单元的上表面，加热流密度ESLN, S, 1SFE, ALL, 4, HFLUX, , LaserPower*Factor/Area, , ,ALLSEL, ALLSOLVESAVESFEDELE,ALL,4,HFLUX!激活单元的上表面，删除载荷ALLSEL, ALLESEL,S,LIVE!激活单元的上表面，指定为对流换热边条NSLE,S,1NSEL,R,LOC,Y,0NSEL, R, LOC, x, LeftX-2*StepDis, RightX-2*StepDisNSEL, R, LOC, Z, O, RadiusSF,ALL,CONV,CoffConv,TempALLSEL,ALLESEL,S,LIVEEPLOT*ENDDO*ENDIF*ENDDOESEL,S,LIVEEPLOT!===============================================================================================!熔覆*DO, i, 1, Layer, 1m=mod(i,2)*IF,m,EQ,1,THEN !如果为奇数层，向右扫描*DO, k, 1, StepNum, 1TIME,TotalTime*(i+1)+StepTime*k !载荷步结束时间KBC, 1 !载荷步内载荷随时间分布：常数LeftX=StepDis*(k-1)RightX=StepDis*kNSEL, S, LOC, Y, HeightDeposition/Layer*(i-1),HeightDeposition/Layer*iNSEL, R, LOC, x, LeftX, RightXESLN, S, 1EALIVE,ALLALLSEL, ALLNSEL, S, LOC, Y, HeightDeposition/Layer*(i-1),HeightDeposition/Layer*iNSEL, R, LOC, x, RightX-2*Radius, RightXNSEL, R, LOC, Z, 0, Radius !激活单元的上表面，加热流密度ESLN, S, 1SFE, ALL, 4, HFLUX, , LaserPower*Factor/Area, , ,ALLSEL, ALLESEL,S,LIVE!激活单元的表面，如果包含左端面，指定为对流换热边条NSLE,S,1NSEL,R,LOC,X,0NSEL,R,LOC,Y,HeightDeposition/Layer*(i-1), HeightDeposition/Layer*iSF,ALL,CONV,CoffConv,TempALLSEL,ALLESEL,S,LIVE!激活单元的表面，如果包含右端面，指定为对流换热边条NSLE,S,1NSEL,R,LOC,X,LengthNSEL,R,LOC,Y,HeightDeposition/Layer*(i-1), HeightDeposition/Layer*iSF,ALL,CONV,CoffConv,TempALLSEL,ALLESEL,S,LIVE!激活单元的侧面，指定为对流换热边条NSLE,S,1NSEL,R,LOC,Z,WidthCladNSEL,R,LOC,Y,HeightDeposition/Layer*(i-1), HeightDeposition/Layer*iSF,ALL,CONV,CoffConv,TempALLSEL,ALLSOLVESAVESFEDELE,ALL,4,HFLUX!删除热流密度载荷ALLSEL, ALLESEL,S,LIVE!激活单元的上表面，指定为对流换热边条NSLE,S,1NSEL,R,LOC,Y,HeightDeposition/Layer*iNSEL, R, LOC, x, LeftX-2*StepDis, RightX-2*StepDisSF,ALL,CONV,CoffConv,TempALLSEL,ALLNSEL,S,LOC,Y,HeightDeposition/Layer*(i-1) !激活单元的下表面，删除对流换热边条ESEL, S, LIVEESLN, R, 0NSLE, S, 1NSEL, R, LOC, x, LeftX-2*StepDis,RightX-2*StepDisNSEL, R, LOC, Z, 0, RadiusNSEL, U, LOC, Y, HeightDeposition/Layer*iESLN, S, 1NSEL, R, LOC, Y,HeightDeposition/Layer*(i-1)SFDELE, ALL, CONVALLSEL,ALLESEL,S,LIVEEPLOT*ENDDO*ELSE !如果为偶数层，向左扫描*DO, k, 1, StepNum, 1TIME,TotalTime*(i+1)+StepTime*k !载荷步结束时间KBC, 1 !载荷步内载荷随时间分布：常数LeftX=Length-StepDis*kRightX=Length-StepDis*(k-1)NSEL, S, LOC, Y, HeightDeposition/Layer*(i-1),HeightDeposition/Layer*iNSEL, R, LOC, x, LeftX, RightXESLN, S, 1EALIVE,ALLALLSEL, ALLNSEL, S, LOC, Y, HeightDeposition/Layer*(i-1),HeightDeposition/Layer*iNSEL, R, LOC, x, LeftX, LeftX+2*RadiusNSEL, R, LOC, Z, 0, Radius !激活单元的上表面，加热流密度ESLN, S, 1SFE, ALL, 4, HFLUX, , LaserPower*Factor/Area, , ,ALLSEL, ALLESEL,S,LIVE!激活单元的表面，如果包含左端面，指定为对流换热边条NSLE,S,1NSEL,R,LOC,X,0NSEL,R,LOC,Y,HeightDeposition/Layer*(i-1), HeightDeposition/Layer*iSF,ALL,CONV,CoffConv,TempALLSEL,ALLESEL,S,LIVE!激活单元的表面，如果包含右端面，指定为对流换热边条NSLE,S,1NSEL,R,LOC,X,LengthNSEL,R,LOC,Y,HeightDeposition/Layer*(i-1), HeightDeposition/Layer*iSF,ALL,CONV,CoffConv,TempALLSEL,ALLESEL,S,LIVE!激活单元的侧面，指定为对流换热边条NSLE,S,1NSEL,R,LOC,Z,WidthCladNSEL,R,LOC,Y,HeightDeposition/Layer*(i-1), HeightDeposition/Layer*iSF,ALL,CONV,CoffConv,TempALLSEL,ALLSOLVESAVESFEDELE,ALL,4,HFLUX!激活单元的上表面，删除载荷ALLSEL, ALLESEL,S,LIVE!激活单元的上表面，指定为对流换热边条NSLE,S,1NSEL,R,LOC,Y,HeightDeposition/Layer*iNSEL, R, LOC, x, LeftX+2*StepDis, RightX+2*StepDisSF,ALL,CONV,CoffConv,TempALLSEL,ALLNSEL,S,LOC,Y,HeightDeposition/Layer*(i-1) !激活单元的下表面，删除对流换热边条ESEL, S, LIVEESLN, R, 0NSLE, S, 1NSEL, R, LOC, x, LeftX+2*StepDis,RightX+2*StepDisNSEL, R, LOC, Z, 0, RadiusNSEL, U, LOC, Y, HeightDeposition/Layer*iESLN, S, 1NSEL, R, LOC, Y,HeightDeposition/Layer*(i-1)SFDELE, ALL, CONVALLSEL,ALLESEL,S,LIVEEPLOT*ENDDO*ENDIF*ENDDOESEL,S,LIVEEPLOT!===============================================================================================!冷却!==============================================================================!~100s*DO, k, 1, 2, 1TIME,TotalTime*(Layer+2)+50*k!载荷步结束时间NSUBST, 5KBC, 1SOLVESAVE*ENDDO!==============================================================================!~1000s*DO, k, 1, 9, 1TIME,TotalTime*(Layer+2)+100+100*k!载荷步结束时间NSUBST, 5KBC, 1SOLVESAVE*ENDDO!==============================================================================!~3000s*DO, k, 1, 10, 1TIME,TotalTime*(Layer+2)+1000+200*k!载荷步结束时间NSUBST, 5KBC, 1SOLVESAVE*ENDDO!==============================================================================!~10000s*DO, k, 1, 14, 1TIME,TotalTime*(Layer+2)+3000+500*k!载荷步结束时间NSUBST, 5KBC, 1SOLVESAVE*ENDDO FINISH【我的硕士论文的一部分】求解应力场!修改速度、时间子步步长、载荷文件位置!如果修改基底的热膨胀系数，要修改宏文件!单位制:米、秒、摄氏度/CLEAR,START/FILNAME,stress,0/COM,ANSYS RELEASE 10.0 UP20050718 20:15:52 09/10/2007/CONFIG, NRES, 5000/PREP7/PAGE, 1000, , 1000,/VIEW,1,1,2,3/ANG,1/REP,FAST!*!===============================================================================================!指定单元ET,1,45!*!*!===============================================================================================!材料属性!=====================================================================!316LMPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,DENS,1,,7850MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,ALPX,1,,1.75E-005MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,20MPTEMP,2,300MPTEMP,3,600MPTEMP,4,900MPTEMP,5,1300 MPDATA,EX,1,,2.0E+11MPDATA,EX,1,,1.7E+11 MPDATA,EX,1,,1.5E+11MPDATA,EX,1,,5.0E+10 MPDATA,EX,1,,0.4E+10MPDATA,PRXY,1,,0.25MPDATA,PRXY,1,,0.25MPDATA,PRXY,1,,0.25MPDATA,PRXY,1,,0.25MPDATA,PRXY,1,,0.25TB,KINH,1,5,4,0TBTEMP,20TBPT,,0,0TBPT,,7E-4,1.4E8TBPT,,0.0012,1.83E8TBPT,,0.1,2.16E9TBTEMP,300TBPT,,0,0TBPT,,5.5E-4,9.35E7TBPT,,0.0012,1.27E8TBPT,,0.1,1.84E9TBTEMP,600TBPT,,0,0TBPT,,3.2E-4,4.8E7TBPT,,0.0012,7.19E7TBPT,,0.1,1.54E9TBTEMP,900TBPT,,0,0TBPT,,2.5E-4,1.25E7TBPT,,0.0012,5.1E7TBPT,,0.1,5.45E8TBTEMP,1300TBPT,,0,0TBPT,,2.5E-4,1E6TBPT,,0.00375,1.13E7TBPT,,0.1,7.05E7!=====================================================================!A3ExpandCoeff=1.75E-005!structural->nonlinear->inelastic->rate independent->kinematic hardeningplasticity->mises plasticity->bilinear!===============================================================================================!定义常量WidthBase=0.025 !宽度HeightBase=0.02 !基底高度Length=0.09 !长度WidthClad=0.0015 !宽度HeightDeposition=0.00375 !覆层高度Layer=15 !层数HeightClad=HeightDeposition/layerdt=0.0001 !小量Temp=20 !环境温度InitTemp=300 !初始温度CoffConv=30 !对流换热系数!===============================================================================================!定义常量Velocity=0.003 !扫描速度StepDis=0.0015 !每个载荷步位移LaserPower=700 !激光功率Radius=0.0015 !激光光斑半径Area=3.14159265*(Radius**2) !激光光斑面积Factor=0.3 !吸收因子StepTime=StepDis/Velocity !每个载荷步时间TotalTime=(Length+Radius*2)/Velocity !载荷持续时间(扫描一层) StepNum=(Length+Radius*2)/StepDis !载荷步数!===============================================================================================!建模BLOCK,0,Length,0,-0.0066,0,WidthClad,BLOCK,0,Length,0,-0.0066,WidthClad,0.0067BLOCK,0,Length,-0.0066,-HeightBase,0,WidthClad,K, ,0,0,WidthBase,K, ,Length,0,WidthBase,K, ,0,-HeightBase,WidthBase,K, ,Length,-HeightBase,WidthBase,V, 16, 13, 27, 25, 15, 14, 28, 26V, 24, 21, 27, 13, 23, 22, 28, 14BLOCK,0,Length,0,HeightDeposition,0,WidthClad,VGLUE,ALLNUMCMP,ALL!===============================================================================================!划分网格LSEL, S, LOC, Y, dt, HeightDeposition-dt, !高度方向LESIZE, ALL, , , Layer,LSEL,S,LOC,Y,-DT,-0.0066+DTLSEL,R,LOC,X,0LESIZE,ALL,,,4,2LSEL,S,LOC,Y,-DT,-0.0066+DTLSEL,R,LOC,X,LengthLESIZE,ALL,,,4,0.5LSEL,S,LOC,Y,-0.0066-DT,-HeightBase+DTLSEL,R, LOC, Z, 0, WidthBase-DT,LESIZE,ALL,,,4,2LSEL,S,LOC,Y,-0.0066-DT,-HeightBase+DTLSEL,R, LOC, Z, WidthBase,LESIZE,ALL,,,4,0.5LSEL, S, LOC, X, dt, Length-dt, !长度方向LESIZE, ALL, , , Length/StepDis,LSEL, S, LOC, Z, dt, WidthClad-dt, !宽度方向LESIZE, ALL, , , 1,LSEL,S,LOC,Z,WidthClad+DT,0.0067-DTLESIZE,ALL,,,4,LSEL,S,LOC,Z,0.0067+DT,WidthBase-DTLSEL,R,LOC,Y,-DT,-HeightBaseLESIZE,ALL,,,4,2LSEL,S,LOC,Z,0.0067+DT,WidthBase-DTLSEL,R,LOC,Y,0LESIZE,ALL,,,4,0.5VSEL,S,LOC,Y,0,HeightDeposition!网格划分TYPE,1MAT,1MSHAPE,0,3DMSHKEY,1VMESH,ALLVSEL,S,LOC,Y,-1,0 !网格划分TYPE,1MAT,1MSHAPE,0,3DMSHKEY,1VMESH,ALLALLSEL,ALLVSEL,S,LOC,Y,-0.0066-DT,-HeightBase+DT!删除热影响区外的单元VSEL,A,LOC,Z,0.0067+DT,WidthBase-DTVCLEAR,ALLVDELE,ALL, , ,1ALLSEL,ALLFINISH!===============================================================================================!瞬态分析参数设置/SOLANTYPE,4 !分析类型：瞬态TRNOPT,FULL !求解方法：对于材料非线性，这是唯一的方法NLGEOM,on !大变形分析LNSRCH, onNSUBST, 4NEQIT,30CNVTOL,U,,0.05,2,, !收敛准则：控制位移CNVTOL,F,,0.01,2, !收敛准则：控制力OUTRES,NSOL,LAST !结果输出：TREF, Temp!===============================================================================================!杀死单元NSEL, S, LOC, Y, 0, HeightDeposition !杀死熔覆层单元ESLN, S, 1EKILL,ALLALLSEL,ALLESEL,S,LIVEEPLOTNSEL,S,LOC,Z,0 !对称边条（相当于三个约束，UZ,ROTX,ROTY）D,ALL,UZ,0NSEL,S,LOC,Y,-0.0066 !固定中心点（增加两个约束，UX,UY）NSEL,R,LOC,Z,0NSEL,R,LOC,X,length/2D,ALL,ALL,0NSEL,S,LOC,Y,-0.0066,0 !固定中心线（增加一个约束，ROTZ）NSEL,R,LOC,Z,0NSEL,R,LOC,X,length/2D,ALL,UX,0ALLSEL,ALLSAVE!===============================================================================================!熔覆*DO,m,1,Layerk=mod(m,2)*IF,K,EQ,1,THEN*DO,n,1,StepNum,KBC,0TIME,TotalTime*(m-1)+StepTime*nLeftX=StepDis*(n-1)RightX=StepDis*nNSEL, S, LOC, Y, HeightDeposition/Layer*(m-1),HeightDeposition/Layer*m !熔覆层生长NSEL, R, LOC, x, LeftX, RightXESLN, S, 1EALIVE,ALLALLSEL, ALLLDREAD,TEMP,StepNum*(m+1)+n,last,, ,'temp','rth','F:\temp\differentvelocity\3' !读取体载荷NSEL,S,BF,TEMP,1300,3000BF, ALL, TEMP, 1300ESEL,S,LIVE!显示生单元EPLOTALLSEL,ALLMyDBC!宏命令ALLSEL,ALLSOLVESAVE*ENDDO*ELSEIF,K,EQ,0,THEN*DO,n,1,StepNum,KBC,0TIME,TotalTime*(m-1)+StepTime*nLeftX=Length-StepDis*(n-1)RightX=Length-StepDis*nNSEL, S, LOC, Y, HeightDeposition/Layer*(m-1),HeightDeposition/Layer*mNSEL, R, LOC, x, LeftX, RightXESLN, S, 1EALIVE,ALLALLSEL, ALLLDREAD,TEMP,StepNum*(m+1)+n,last,, ,'temp','rth','F:\temp\differentvelocity\3'NSEL,S,BF,TEMP,1300,3000BF, ALL, TEMP, 1300ESEL,S,LIVE!显示生单元EPLOTALLSEL,ALLMyDBC!宏命令ALLSEL,ALLSOLVESAVE*ENDDO*ENDIF*ENDDO!===============================================================================================!冷却*DO, k, 1, 35, 1TIME,TotalTime*Layer+0.5*k!载荷步结束时间NSUBST, 4KBC, 0 !载荷步内载荷随时间分布：常数LDREAD,TEMP,StepNum*(Layer+2)+K,last,, ,'temp','rth','F:\temp\different velocity\3'NSEL,S,BF,TEMP,1300,3000BF, ALL, TEMP, 1300ESEL,S,LIVE!显示生单元EPLOTALLSEL,ALLMyDBC!宏命令ALLSEL,ALLSOLVESAVE*ENDDOESEL,S,LIVEEPLOTFINISH【补充】其中的宏命令是加比较复杂的位移边条，可以去掉，然后加上你需要的边界条件即可；。
ABAQUS热应力分析实例详解
热应力分析实例详解学习要点通过实例分析，学习如何进行热应力分析，并掌握ABAQUS/CAE 的以下功能：1）在Material 功能模块中，定义线胀系数；2）在Load 功能模块中，使用预定义场（predefined field）来定义温度场；实例1：带孔平板的热应力分析定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Elastic, 输入弹性模量和泊松比定义材料属性——Property Property——Material——Edit——steelMechanical——Expansion, 输入线胀系数定义边界条件——Load定义边界条件——Load定义边界条件——Load固支边界条件使用预定义场定义初始温度Load——PredefinedField Manager使用预定义场使模型温度升高至120℃网格划分——Mesh结果分析——Visualization小结在ABAQUS中进行热应力分析的基本步骤：⏹定义线胀系数⏹定义初始温度场⏹定义分析步中的温度场实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟问题描述：◆表面感应淬火是一种工程中常用的热处理工艺，其原理是使用感应器来对工件的局部进行加热，然后迅速冷却，从而使工件表面产生残余压应力，抵消工作载荷所产生的一部分拉应力。
◆表面感应淬火可显著提高工件弯曲疲劳抗力和扭转疲劳抗力，工件表面产生的马氏体具有良好的耐磨性。
实例2：法兰盘感应淬火的残余应力场模拟 本例中的法兰盘经淬火后，由试验测得法拉盘的内圆角表面残余压应力约为-420MPa。
法拉盘的一端固定，另一端的整个端面受向下的面载荷p=100MPa，法拉盘内孔直径为24mm，材料的弹性模量为210000MPa，泊松比为0.3，线胀系数为1.35e-5/ ℃。
要求：模拟分析感应淬火所产生的残余应力场，并分析此残余应力场在缓和应力集中方面所起的作用。
ABAQUS热传导与热应力分析
概述 • 介绍 • 分析过程 • 材料热性质 • ABAQUS/Standard 中的热传导单元库 • 边界条件和载荷 • 稳态分析 • 瞬态分析 • 非线性分析
介绍
-- ABAQUS 主要是用来进行 ‘应力分析’ 的软件 -- 但ABAQUS 也有一个重要的特性：就是可以求解规模大的、复杂 的和多组件模型的热传导问题。 —— 热传导求解能力是从求解热应力问题中发展出来的
材料热性质定义 •材料的热性质在inp 中的 *MATERIAL 关键字定义
材料热性质定义
热传导率：*CONDUCTIVITY，可以定义各向同性（默认）或各 向异性(正交或完全)用 TYPE 参数： *CONDUCTIVITY,TYPE=ISO|ORTHO|ANISO -- 热传导率可以是温度的函数，这样就成了一个非线性问题。 -- 热传导率也可以是任意数量预设的场变量的函数 -- 预设场变量相关的材料性质不会涉及非线性，ABAQUS 使用 简单的插值方法确定材料性质。例如: *CONDUCTIVITY,DEPENDENCIES=1 设置包括的预设场变量数量 63.0,20,160 70.5,200,200 温度 场变量 … *INITIAL CONDITIOINS,TYPE=FIELD,VAR=1 NALL,160 … *STEP … *FIELD,VARIABLE=1,AMPLITUDE=TIMEVAR NALL,180 … *END STEP
热传导单元定义 •复合材料壳单元
多层复合材料热壳可以被构建 每一层可以是不同厚度，不同主 方向的不同材料组成
t4 材料1 t3 材料1 t2 材料1 t1 材料1
材料特性在 *SHELL SECTION 中定义:
*SHELL SECTION,COMPOSITE LAYER1的厚度， 温度自由度数量(截面点数)， 材料名，材料方向参考的 orientation 名称 LAYER2的厚度， 温度自由度数量(截面点数)， 材料名，材料方向参考的 orientation 名称 LAYER3的厚度， 温度自由度数量(截面点数)， 材料名，材料方向参考的 orientation 名称 …
T300AG80复合材料U形结构件成型残余应力的有限元模拟
2021 年 2 月第 45 卷第 2 期 \ 〇丨.45 No. 2 Feb. 2021MATERIALS FO R MECHANICAL ENGINEERING1X )I ： 10.11973/jx g ccl202102015T 300/AG 80复合材料U 形结构件成型残余应力的有限元模拟杨康闫照为\梁宇u 2,王吉1>2, 丁文喜1(1.沈阳航空航天大学辽宁省通用航空重点实验室.沈阳110136;2.辽宁通用航空研究院设计部，沈阳110136)摘要：利用ABAQUS 有限元软件建立T 300碳纤维增强AG 80环氧树脂（T 300/AG 80)复合材料U 形薄壁结构件模型•研究了热压固化成型过程中的应力和回弹变形量（同步模拟脱模）变化 以及脱模后的残余应力分布，通过小孔试验法对残余应力模拟结果进行了验证。
结果表明：成型过 程中，U 形结构件侧壁和底面的应力和回弹变形量均随时间延长而增加；随着距底面距离或距对 称中心距离的增大，应力和回弹变形量增大；脱模后，U 形结构件对称中心处的残余应力最小，残 余应力随着距底面距离或距对称中心距离的增大而增大；脱模前后释放的残余应力越大，回弹变形 量越大；小孔法测得的残余应力与模拟结果的相对误差小于10% ,说明模拟结果较准确。
关键词：树脂基复合材料；固化成型；残余应力；ABAQUS 软件；小孔法中图分类号：V 214.8文献标志码：A文章编号：1000-3738(2021)02-0085-05Finite Element Simulation of Molding Residual Stress of T300/AG80(1. Liaoning K e y Laboratory of General Aviation, S h e n y a n g Aerospace University, S h e n y a n g 110136, C h i n a ；2. Design Department, Liaoning General Aviation A c a d e m y , S h e n y a n g 110136, China)Abstract ： A U -s h a p e d thin-walled structure part m o d e l of T 300 carbon fiber reinforced A G 80 e p o x y resin(T 300/A G 80) composite w a s established b y A B A Q U S finite element software. T h e stress a nd spring b ack a m o u n t (synchronous demolding by simulation) changes during hot-press curing molding and the residual stress distribution after demolding w e r e studied. T h e simulation of residual stress w a s verified by the small-hole test method. T h e results s h o w that during the molding process, the stress and springback a m o u n t of the side wall a nd b o t t o m surface of the U -s h a p e d structure part increased with time. T h e stress an d springback a m o u n t increased with the distance f r o m the b o t t o m surface or the distance f r o m the center of sy m m e t r y. After demolding, the residual stress at the center of s y m m e t r y of the U -s h a p e d structure part w a s the smallest, a nd the residual stress increased with the distance f r o m the b o t t o m surface or the distance f r o m the center of s y m m e t r y. T h e greater the residual stress released before and after demolding, the greater the springback amount. T h e relative error b e tween the residual stress m e a s u r e d b y the small-hole m e t h o d and the simulation w a s less than 10%，indicating the simulation w a s accurate.Key words ： plasticvS com posite ； curing m olding ； residual stress ； A B A Q U S softw are ； small-hole methodComposite U-shaped Structure PartYANG Kang 1 2, YAN Zhaowei 1, LIANG Yu ' 2, WANG Ji 1 2, DING Wenxi〇引言收稿日期：2020-02-20;修订日期：2021-01-12作者简介:杨康（1988 —），男.湖北黄冈人，工程师.硕士 通信作者：梁宇丁.程师纤维增强树脂基复合材料具有优异的综合性 能，广泛应用于大型民用飞机结构。
ABAQUS热应力分析解析实例详解
ABAQUS热应力分析解析实例详解ABAQUS是一种常用的有限元分析软件，可以进行各种不同类型的分析，包括热应力分析。
热应力分析是通过模拟材料受热后发生的变形来评估材料的热稳定性和耐久性。
在这篇文章中，我们将详细介绍ABAQUS热应力分析的步骤和实例。
首先，我们需要创建一个ABAQUS模型。
模型包括几何形状、材料属性和边界条件。
在热应力分析中，我们通常需要定义一个热源，以及材料的热传导、热膨胀和热辐射等属性。
在这个实例中，我们将模拟一个烤箱的加热过程。
模型是一个简单的长方体，材料是钢铁，边界条件是恒定的热流。
下一步是定义材料属性。
我们需要定义钢铁的热传导系数，热膨胀系数和热辐射系数。
这些属性通常可以从材料手册或实验中获得。
我们将使用以下参数：-热传导系数：40W/mK-热膨胀系数：12e-61/°C-热辐射系数：0.8接下来，我们需要定义边界条件。
在这个实例中，我们将模拟一个恒定的热流输入。
我们可以通过选择“控制模拟”菜单中的“载荷”选项来定义边界条件。
在强制边界条件下选择“热流”载荷，然后指定热流的大小和方向。
我们将选择1000W的热流输入。
然后，我们需要定义分析步骤。
在这个实例中，我们将使用一个稳态热分析步骤。
在强制模式下选择“热”分析步骤，然后指定步骤的参数，包括时间步长和总时间。
我们将选择0.1s的时间步长和10s的总时间。
在模拟之前，我们需要定义网格划分。
网格划分是将模型分解为多个小元素的过程，以便于进行数值计算。
ABAQUS中有多种网格划分方法可供选择。
我们可以通过选择“网格”菜单中的“划分”选项来进行网格划分，然后选择适当的网格划分方法和参数。
当所有定义都完成后，我们可以点击“开始模拟”按钮开始进行热应力分析。
ABAQUS将使用已定义的模型、材料属性、边界条件和分析步骤来进行数值计算。
计算结果将显示在ABAQUS的图形界面中。
在热应力分析完成后，我们可以查看结果并进行后处理。
ABAQUS热分析
热传导率：*CONDUCTIVITY，可以定义各向同性（默认）或各 向异性(正交或完全)用 TYPE 参数：
*CONDUCTIVITY,TYPE=ISO|ORTHO|ANISO
-- 热传导率可以是温度的函数，这样就成了一个非线性问题。
-- 热传导率也可以是任意数量预设的场变量的函数
ZERO = -273.16
STEFAN BOLTZMANN = 5.6697E-8
精选ppt
20
边界条件与载荷
4. 向环境的辐射
辐射率 emissivity 是衡量一个表面有多接近理想黑体的指标
一些常用材料的辐射率： Commercial aluminum sheet: 0.09 Heavily oxidized aluminum sheet: 0.2 Polished gold: 0.02 Rusted iron plate: 0.6 Polished iron plate: 0.07 Turned, heated cast iron: 0.44 Type 301 stainless steel: 0.58 Red brick: 0.93 Black shiny lacquer on iron: 0.88 White vamish: 0.09 Water: 0.95
-- ‘热传导率‘ k , 衡量物质中热量流动的能力 单位 J/T/L/℃:
热流量正比于热传导率和温度梯度:
q k T x
Ta
Q A Tb
L
QqAkATbTa
精选ppt L
7
介绍
-- 比热 ，衡量物质储存热的能力 单位： J/M/℃
QtV c
时间增量 比热 温度增量
ABAQUS热分析
NT12 NT11
-- 壳单元表面下方的温度自由度为11（输出变量为NT11） -- 在正表面的温度自由度为 10+n, n 为壳截面上使用截面点的数量 -- 在单层（均质）壳中，截面点在厚度上均匀分布，默认为5个点 -- 每层壳必须是奇数个截面点，这是由 ABAQUS/standard 在厚度上使用分段抛物线
边界条件与载荷
4. 向环境的辐射 是否需要考虑辐射边界条件
温度越高，辐射现象越强
Te = Room temp (23oC) h = 10W/m2/oC 辐射率=1
Film
Heat flux
Radiation
0
100
200
Surface temperature
边界条件与载荷
5. 自然边界条件 在任何温度下没有给定热流并没有外部热流的表面，默认条件是通过表面q=0, 即没有通过表面的热流： 理想绝热条件 这是自然（无热载荷）边界条件，用于诸如施加对称边界条件的时候，如 外部热源温度 800oC
•该单元可以在 ABAQUS/Explicit 中使用
热传导单元定义 •壳单元
•一阶和二阶插值用于轴对称单元(DSAX1,DSAX2)和三维（DS3， DS4，DS6，DS8）应用的壳单元包含有单元库中。壳单元用于 模拟承受热载荷的薄壁结构如: 压力容器，管道系统和金属片元 件等。
-- 单元在每个壳节点的厚度方向的多个点上提供了温度自由度，这样温度不仅随着壳 的参考平面变化，也随厚度方向变化。
确定温度的分布。
ρcθ& = Q − Iq
密度 比热 温度变化率 外部热量 内部热量
介绍
热传导分析中的基本物理量
-- 温度 Temperature 单位 ℃ -- 热能 Heat à energy 单位 J -- 热率 Heat rate à power 单位 J/t or W -- 热流量 Heat flux = Power per unit area 单位 J/t/L2
(ABAQUS)带孔平板的应力分析
1.part
点Continue
然后建1/4圆弧中心为（0,0）两个点为0,5和5,0如图
再建立直线0,5、50,50、50,0如图
done之后出现
2、Property
首先、创建材料属性E=210000MPa V=0.3
其次、创建界面属性（应力分析应是solid而不是shell）
最后、赋予部件截面属性直接ok
3、Assembly
点击ok 4、Step
创建分析部直接Continue
出现其中的description可以描述一下
然后ok
5、load
在右侧施加拉力（反压力）出现
点continue，选择右侧的边界线，变量
done一下出现ok之后出现其次，在XY方向施加约束，左侧X约束
点击ok图形变为
同样在水平线上施加约束continue之后选取水平线点击ok
6、Mesh
编辑边界种子
选择By number项，number改为8，点击ok出现
然后，选取Mesh，提示区显示
，点击yes出现
7、Job
Creat Continue之后出现
直接点击ok
点击Submit 点击monitor监视器出现
显示计算模拟步骤会显示计算的数据，直接点击Result后出现
点击出现应力云图
点击出现动画，点击后面的出现
修改选项，可修改动画速度等。
abaqus热应力分析实例_200105
Abaqus热应力分析实例1 说明：本例通过简单的杆状零件，介绍abaqus热分析的基本步骤。
利用abaqus/CAE分析图1所示的杆状零件，四面加热条件下（随时间升温T=20+5t）的温度场，并以该温度为初始条件，分析零部件受力状况。
图1为杆状零件截面的图2传热分析2.1创建part进入part模块，点击创建部件，name输入bar，模型所在空间选择3维，类型选择可变性，shape选择Solid，Type选择Extrusion，Approximate size 输入200，设置如下图，点击Continue，进入二维截面创建，分别输入（25,25）、（-25,-25）两两点，完成草图绘制，Depth（长度）输入500，完成部件的创建，如下图所示。
2.2 创建材料和截面切换到property模块，Density输入7.74e-09，Conductivity（传热率）、Specific Heat （比热）与温度有关，输入如下：2.3点击，弹出Create Section对话框，name输入Section-1，Categeory选择Solid，type选择Homogeneous，点击continue，弹出Edit Section，选择刚创建的材料Steel。
2.4赋予属性点击，选择部件，中键确定，完成材料赋予。
2.5创建分析步创建一个Heat Transfer（热传递）分析步，点击Continue，basic工具栏设置，选择Transient(瞬态分析)，time period设置为100，切换到incrementation,设置如下图。
2.6 热传递与热辐射设置在杆四周面加载一个随时间变化的的温度T=20+5t，切换到interation模块，创建温度曲线，Tools》Amplitude》create，name输入Amp-1，Type选择Tabular，列表设置如下左图。
点击，分析步选择step-1，选择surface file condition，点击continue，film coefficient 设置为0.4，Sink temperature 为1，Sink amplitude 选择上述创建的温度曲线。
ABAQUS平面问题应力集中分析
实验一平面问题应力集中分析一.实验目的和要求掌握平面问题的有限元分析方法和对称性问题建模的方法。
通过简单的力学分析，可以知道该问题属于平面应力问题，基于结构和在和的对称性，可以只取模型的1/4进行分析。
用8节点四边形单元分析x=0截面上 x的分布规律的最大是，计算圆孔边的应力集中系数，并与理论解对比。
二．实验步骤1．启动ABAQUS/CAE2．创建部件(1) Module:Part,Name:Plate,Modeling Space:2D Planar，Approximate size:200(2) 绘制圆弧(3) 绘制直线(4) 保存模型3．创建材料和截面属性(1) 创建材料Create Material——Name:Steel,Mechanical-Elasticity-Elastcic.Y oung’sModulus-210000,Poisson’s Ratio0.3(2) 创建截面属性Create Section—Material:Steel,Plane stess:1(3) 给部件赋予截面属性Assign Section4.定义装配件Module:Assembly. Instance Part-选中部件Plate,参数默认。
5.设置分析步骤Module:Step Create Step:Name—Apply Load,参数默认，6.定义便捷条件和载荷(1)施加载荷Create Loade—Types for Selected Step—Pressure(2)定义平板左边上的对称边界条件Create Boundary Codition—Name:fix-x Step:Initial,Types for Selected Step:Dispalcement/Rotation,选择左边界，中健确认，对话框汇中设置U1=0(3)定义平板底边上的对称呢便捷条件。
同（2），设置U2=07. 划分网格(1) 设置总体种子Global Seed-Size 5(2) 修改圆弧边种子Seed Edge:by Number 8(3)设置网格控制参数Assign Mesh Controls:Element Shape-Quad,Techniques-Structured.(4)设置单元类型Assign Element Type:Geometric Order-Quadratic.(5)划分网格Mesh Part Instance8.提交分析作业(1)创建分析作业(2)提交分析三实验内容分析1.划分网格如图一图一网格划分 12 σx的分布规律如图2 所示图二x方向应力的分布规律 1e=（σx测量-σx理论）/σx理论* 100%=1.5%误差分析：(1)网格划分不够密，存在失真度(2)使用四边行单元3 应力集中处分布规律如图三所示图三应力集中处的分布规律 1 4 左右对称面上的 x曲线如图四。
基于ABAQUS法兰盘感应淬火残余应力场仿真
基于ABAQUS法兰盘感应淬火残余应力场仿真摘要：表面感应淬火是一种工程中常用的热处理工艺，使用感应器来对工件的局部进行加热、迅速冷却，从而使工件表面产生残余应力，抵消工作载荷所产生的部分拉应力。
本文就不同淬火温度下产生的残余应力大小的合理性及残余应力对缓解应力集中的作用两方面进行了分析，分析就过对提高产品质量、疲劳寿命及减少安全隐患有很大帮助。
关键字：法兰盘；残余应力；感应淬火；温度场；ABAQUS法兰盘在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响且其影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响称为残留应力或残余应力。
法兰盘是使管子与管子相互连接的零件，法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。
在工业管道中，法兰连接的使用十分广泛，法兰盘的作用就是使得管件连接处固定并密封，法兰连接是管道施工的重要连接方式。
1、问题的提出残余应力是一个不稳定的应力状态，构建受外力时，与残余应力相互作用，使构件某些局部呈现塑性变形。
在实际工况中，法兰盘经过表面感应淬火后，淬硬层将会产生残余应力，影响着法兰的强度、寿命。
本文就法兰盘不同淬火温度的残余应力场进行仿真分析，并分析此残余应力在缓和应力集中方面所起的作用，最后针对模型得出合理的淬火温度及产生的残余应力。
2、研究思路及内容2.1 思路设定整个模型的初始温度20 o C，在分析步中令淬硬层区域的温度升高至某个温度值T high，其余区域的温度保持20o C。
这种温度差异会使高温区域产于压应力，相当于所要模拟的残余压应力。
经过几次运算，就可以找到合适的T high，使法兰盘内圆角表面压应力与试验结果大致吻合。
施加工作载荷时，保持上述温度场不变，就可以模拟在残余应力作用下应力场。
2.2 主要研究内容①对淬硬层不同温度所产生的残余应力分析；②对在相同外载荷，残余应力对缓和应力集中的作用进行分析。
3、力学模型本文以内孔直径为24mm，材料的弹性模量为2.1e5MPa，泊松比为0.3，线胀系数为1.35e-5o C的法兰盘进行建模，其一端固定，另一端的整个端面受到向下的面载荷p=100MPa。
ABAQUS建模如何施加预应力(残余应力)
ABAQUS建模如何施加预应力之杨若古兰创作本文参考了百度文库中的文章：关键字格式：“”上面的关键字，即绿色部分，全部插于*STEP语句之前（如下图），两语句之间不克不及有空格.施加预应力场只是initial conditions关键字的一个利用，详见帮忙文档，《ABAQUS Analysis User’s Manual》的第节“initial conditions”.实例：点焊所发生的焊点中存在着残存应力，本文就是教大家如何完成焊点残存应力的模拟.道理说明：先在模型上施加一个任意载荷（记为形态1），可得出此载荷感化下模型上的等效节点载荷，然后通过keywords让这个等效节点载荷感化于模型上，使它与之前施加在模型上的载荷相平衡，便得到了一个位移为0的初始形态（记为形态2），该形态下，模型中含有的应力场与形态1不异，只是模型不发生变形而已.具体操纵步调：1、建立无限元模型，部件类型为轴对称2、设置材料常数（本人任意设）3、分析步，设置两个分析步4、设置任意一个本人须要的载荷，此载荷即为与初始应力对应的载荷.让该载荷从分析步2开始感化.分析步1空着.缘由不明.（让载荷从step2开始，得到的分析结果图显示很光滑.但若是让载荷从step1开始并延续到step2，或者从没有step2 的step1开始，得到的分析图都不是光滑，缘由未知.）设置鸿沟条件，从形态Initial开始.5、mesh：网格算法为网格类型为CAX4R6、Job模块下，创建工作名称为“Job-1-1”的名字，提交分析.7、将分析得到的应力场保管为一个文本文件，ipn格式.在visualization模块下，如下图打开field output，并做如下下图响应的设置，最初点OK，此时会在temp目录下发生bb.inp文件.（文件名bb可自行命名）8、用excel打开bb.inp文件.如下图操纵.留意：先打开一个空白的excel文件，再导入文件.删去多余的行号和列号，只保存各个应力分量列.同时，将各个应力分量的科学计数法格式改为显示小数点后5位.并将第一列添加：Part-1-1.1; Part-1-1.2; part-1-1.3 ………(此处的命名规则是：Part-1-1是实体的名字，可在edit keywords中查找“*Instance，name=part-1-1,part=part-1”语句，此句中绿色部分即为实体名，实体名后面的“点+数字”暗示的是此实体下第几个节点，比方“.2”暗示第二个节点)8、1、下图被框选的部分为应力场，是须要保存的，其余的行和列都删除.得到下下图.8、2、如何填充“”在A1格中输入“”,然后拔取此单元格，拖动excel中的滑动条到数据最初一行，按住“shift”键的同时点击鼠标左键，定位到最初一单元格，此时，须要填充的单元列都被选中.8、3、使用填充功能，点击序列.如下图操纵，可完成.8、4、将各个应力分量的科学计数法格式改为显示小数点后5位.框选所有应力分量单元格，快捷键：“ctrl”+数字“1”.做如下图调整.9、将文件另存为如下图，出现的提示信息，单击“是”即可.10、将保存的CSV文件重命名为后缀为dat文件.11、返回本来的Abaqus模型，单击edit keywords.鼠标定位到后面敲回车，然后输入红线所标识表记标帜的文字.12、在完成上述所有工作后，返回Job模块下，可以重命名之前的job名称，也可新建一个新的job名称，然后提交，进行分析.可以发现，应力结果和本来一样，但是位移结果接近于零了.。
SMA490BW耐候钢焊接与焊后热处理残余应力的数值模拟
Electric Welding MachineVol.54 No.2Feb. 2024第 54 卷 第 2 期2024 年2 月SMA490BW 耐候钢焊接与焊后热处理残余应力的数值模拟户迎灿1， 王秋影1， 邱培现1， 许骏1， 廖子文21.中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东 青岛 2663112.西南交通大学 材料科学与工程学院， 四川 成都 610031摘 要：SMA490BW 耐候钢焊接过程中会产生较大的残余应力，常使用去应力退火的热处理方式消除残余应力。
建立了SMA490BW 耐候钢的焊接过程和焊后热处理过程中的有限元模型，对焊接以及焊后热处理的残余应力场进行了有限元模拟和验证。
通过引入材料的CREEP 本构模型，利用Norton-Bailey 指数方程模拟计算了焊后热处理时材料的蠕变行为，得到热处理对的焊接残余应力的影响。
研究结果表明：使用CREEP 本构模型，引入材料的蠕变行为可以较好地模拟焊接工件的焊后热处理过程中的应力应变变化，计算得到的残余应力值与实测值有较好的一致性。
这为工业上优化SMA490BW 耐候钢的焊接工艺、降低残余应力提供了理论支持。
关键词：SMA490BW 耐候钢； 热处理； 残余应力； 数值模拟中图分类号：TG441.8 文献标识码：A 文章编号：1001-2303（2024）02-0077-06Numerical Simulation Analysis of Residual Stress in SMA490BW Weldingand Post-Weld Heat TreatmentHU Yingcan 1, WANG Qiuying 1, QIU Peixian 1, XU Jun 1, LIAO Ziwen 21.CRRC Qingdao Sifang Locomotive and Rolling Stock Co., Ltd., Qingdao 266311, China2.Institute of welding, School of materials science and engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, ChinaAbstract: SMA490BW weathering steel is usually joined by welding. Residual stress will be generated during the welding process, which has a great impact on engineering application. In industry, annealing heat treatment is often used to reduce re ‐sidual stress. This paper establishes a finite element model of the welding process and post-weld heat treatment process of SMA490BW, the finite element simulation of the residual stress field of welding and post-weld heat treatment were carried out, and it was proven correct through test. By introducing the CREEP constitutive model of the material, the Norton-Bailey exponential equation is used to simulate the creep behavior of the material during post-weld heat treatment, and the effect of heat treatment on the welding residual stress is obtained. The research results show that: using the CREEP constitutive model, introducing the creep behavior of material can better simulate the stress and strain changes during the post-weld heat treatment of the welded workpiece, and the simulated residual stress values are in good agreement with the measured values.Keywords: SMA490BW weathering steel; heat treatment; residual stress; numerical simulation引用格式：户迎灿，王秋影，邱培现，等.SMA490BW 耐候钢焊接与焊后热处理残余应力的数值模拟［J ］.电焊机，2024，54（2）：77-82.Citation:HU Yingcan, WANG Qiuying, QIU Peixian, et al.Numerical Simulation Analysis of Residual Stress in SMA490BW Welding and Post -Weld Heat Treatment[J].Electric Welding Machine, 2024, 54(2): 77-82.0 引言SMA490BW 耐候钢具有良好的韧塑性和较高的强度，并且在大气条件下有良好的耐腐蚀性能，被大量应用于我国高速轨道列车的转向架结构中［1］。
基于ABAQUS的支架感应淬火的残余应力的模拟
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基于ABAQUS的支架感应淬火的残余应力的模拟有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。
在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求，由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。
有些零件在工件时在受扭转和弯曲等交变负荷、冲击负荷的作用下，它的表面层承受着比心部更高的应力。
在受摩擦的场合，表面层还不断地被磨损，因此对一些零件表面层提出高强度、高硬度、高耐磨性和高疲劳极限等要求，只有表面强化才能满足上述要求，由于表面淬火具有变形小、生产率高等优点，因此在生产中应用极为广泛。
表面感应淬火是一种工程中常用的热处理工艺，其原理是使用感应器，来对工件的局部进行加热，然后迅速冷却，从而使工件表面产生残余压应力，抵消工件载荷所产生的一部分拉应力。
表面感应淬火可显著提高工件弯曲疲劳抗性和扭转疲劳抗性，工件表面产生的马氏体组织具有很好的抗磨性。
感应加热的基本原理：将工件放在感应器中，当感应器中通过交变电流时，在感应器周围产生与电流频率相同的交变磁场，在工件中相应地产生了感应电动势，在工件表面形成感应电流，即涡流。
这种涡流在工件的电阻的作用下，电能转化为热能，使工件表面温度达到淬火加热温度，可实现表面淬火。
感应表面淬火后的性能：1．表面硬度：经高、中频感应加热表面淬火的工件，其表面硬度往往比普通淬火高 2～3 个，单位（HRC）。
2．耐磨性：高频淬火后的工件耐磨性比普通淬火要高。
这主要是由于淬硬层马氏体晶粒细小，碳化物弥散度高，以及硬度比较高，表面的高的压应力等综合的结果。
3．疲劳强度：高、中频表面淬火使疲劳强度大为提高，缺口敏感性下降。
对同样材料的工件，硬化层深度在一定范围内，随硬化层深度增加而疲劳强度增加，但硬化层深度过深时表层是压应力，因而硬化层深度增打疲劳强度反而下降，并使工件脆性增加。
ABAQUS热应力分析实例详解
ABAQUS热应力分析实例详解热应力分析是指在材料受到热载荷的作用下，由于温度和热应力的非均匀分布而产生的应力状态。
ABAQUS是一种常用的有限元分析软件，可以用于进行热应力分析。
下面将以一个实例来详细介绍ABAQUS热应力分析的流程和步骤。
假设我们有一个具有热源的方形材料板，需要分析其热应力分布情况。
首先，我们需要确定仿真模型的几何尺寸和材料属性。
假设板材的尺寸为10cm x 10cm，材料为铝，具有线膨胀系数α=23.1×10^-6/°C和热导率λ=237W/m·K。
1. 创建模型：打开ABAQUS软件，创建一个新模型，并在模型中创建一个二维平面应变比例等效热应力分析。
选择“3D”模型，然后在“Parts”面板中点击右键，选择“Create”->“Part”，设置尺寸为10cm x 10cm。
2. 材料属性定义：在“Model”面板中选择“Materials”->“Create”->“Isotropic”来定义材料的力学性能。
输入铝的杨氏模量E=71 GPa和泊松比ν=0.333. 模型网格划分：在“Model”面板中选择“Mesh”->“Create”->“Part”，选择要进行网格划分的实体和面，然后定义网格大小。
可以根据需要设置不同大小的网格。
4. 网格单元类型选择：在“Mesh”面板中选择网格划分的网格单元类型。
可以选择线性三角形元、线性四边形元或其他类型的单元。
5. 温度加载：在“Model”面板中选择“Loads”->“Create”->“Temperature”来定义温度加载。
选择加载的表面或体实体，并设置温度大小和类型（恒定温度或温度曲线）。
6. 边界条件定义：在“Model”面板中选择“Bounadry Conditions”->“Create”->“Encastre”来定义边界条件。
选择边界条件所在的边或节点，并设置边界条件类型（固支、自由度约束等）。
Abaqus热分析实验报告
Abaqus热分析实验报告(⼀)创建部件1：模块：部件2：点击创建部件⼯具，弹出创建部件对话框名称：CUP模型空间：三维类型：可变形形状：实体类型：旋转⼤约尺⼨：2003：点击继续，进⼊草绘模式，⾸先应当绘制⼀条构造线，然后为旋转实体绘制如下截⾯草图4：点击完成，选择上⼀步创建的构造线作为中⼼线，弹出编辑旋转对话框，将⾓度修改为360度5：点击确定，旋转的结果如下（⼆）定义材料和截⾯属性1：模块：属性2：点击创建材料⼯具，弹出编辑材料对话框名称：steel通⽤→密度，将密度修改为7.85e-9⼒学→弹性→弹性，将杨⽒模量修改为2.1e5，泊松⽐改为0.3热学→传导率，将传导率修改为36热学→⽐热，将⽐热修改为9e8点击确定3：点击创建截⾯⼯具名称：Section-1类别：实体类型：均质4：点击继续，弹出编辑截⾯对话框，材料为steel，点击确定5：点击指派截⾯⼯具，框选整个模型为要指派截⾯的区域6：点击完成，弹出编辑截⾯指派对话框，选取默认设置，点击确定（三）⽣成装配件1：模块：装配2：点击创建实例⼯具，弹出创建实例对话框，选取默认设置，点击确定（四）定义分析步1：模块：分析步2：点击创建分析步⼯具，弹出创建分析步对话框名称：Step-1程序类型：通⽤（热传递）3：点击继续，弹出编辑分析步对话框，将响应修改为稳态，点击确定(五)定义相互作⽤1：模块：相互作⽤2：点击相互作⽤管理器⼯具，弹出相互作⽤管理器对话框，点击创建，弹出创建相互作⽤对话框名称：Int-1分析步：Step-1类型：表⾯热交换条件点击继续，选择如下外圆⾯点击完成，弹出编辑相互作⽤对话框膜层散热系数：10e-3环境温度：20点击确定，结果如下图⽰：3：按照上述类似⽅法，定义其他4个相互作⽤关闭相互作⽤管理器，完成相互作⽤的定义（六）⽹格划分为了便于进⾏⽹格划分，先对部件进⾏分区1：模块：部件2：点击拆分⼏何元素：定义切割平⾯⼯具，选择⼀点及法线指定平⾯选择下图⽰⼀点及法线指定分割平⾯点击创建分区，完成拆分，结果如下图3：模块：⽹格对象：部件4：点击为边布种⼯具，框选整个部件为要布置局部种⼦的区域5：点击完成，弹出局部种⼦对话框，将近似单元尺⼨修改为5，其余地⽅选⽤默认设置，点击确定6：点击指派⽹格控制属性⼯具，框选整个部件7：点击完成，弹出⽹格控制属性对话框，按如下设置，点击确定单元形状：六⾯体技术：扫掠算法：进阶算法8：点击指派单元类型⼯具，框选整个部件，点击完成，弹出单元类型对话框，将分析类型修改为热传递，点击确定9：点击为部件划分⽹格⼯具，点选是确定为部件划分⽹格结果如下图。
ABAQUS建模如何能施加预应力(残余应力)
ABAQUS建模如何施加预应力本文参考了百度文库中的文章：/link?url=dt_VLOGCUf8hUo7A9THhyv7BuSHry71EbLVtBtkWpoiYtkm Lxbfk0Io63jsygs6vWbFU7x22HHFv8pIGgPMYkv1lyFXWbgPJqvCodSioUqa关键字格式：“*initial conditions, type=stress, input=bb.dat”上面的关键字，即绿色部分，全部插于*STEP语句之前（如下图），两语句之间不能有空格。
施加预应力场只是initial conditions关键字的一个应用，详见abaqus6.8帮助文档，《ABAQUS Analysis User’s Manual》的第28.2节“initial conditions”。
实例：点焊所产生的焊点中存在着残余应力，本文就是教大家如何完成焊点残余应力的模拟。
原理说明：先在模型上施加一个任意载荷（记为状态1），可得出此载荷作用下模型上的等效节点载荷，然后通过keywords让这个等效节点载荷作用于模型上，使它与之前施加在模型上的载荷相平衡，便得到了一个位移为0的初始状态（记为状态2），该状态下，模型中含有的应力场与状态1相同，只是模型不发生变形而已。
具体操作步骤：1、建立有限元模型，部件类型为轴对称2、设置材料常数（自己任意设）3、分析步，设置两个分析步4、设置任意一个自己需要的载荷，此载荷即为与初始应力对应的载荷。
让该载荷从分析步2开始作用。
分析步1空着。
原因不明。
（让载荷从step2开始，得到的分析结果图显示很光滑。
但若是让载荷从step1开始并延续到step2，或者从没有step2 的step1开始，得到的分析图都不是光滑，原因未知。
）设置边界条件，从状态Initial开始。
5、mesh：网格算法为网格类型为CAX4R6、Job模块下，创建工作名称为“Job-1-1”的名字，提交分析。
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利用Abaqus的Moldflow接口进行翘曲分析和残余应力分析
Abaqus关键特征和优势
1.力学性质、有限元网格以及残余应力数据都能从Moldflow很简便地传递到Abaqus
2.包含了成型工艺残余应力的Abaqus分析使得注塑模具产品的仿真更加精确
分析方法
对一个注塑模具产品的翘曲和应力分析的过程来说，一开始是利用Moldflow对注塑成型过程进行仿真。
Moldflow的分析结果包括材料性质的描述以及固化零件中的残余应力分布。
Abaqus的Moldflow接口此时用来将这些数据转换成Abaqus可以应用的格式。
特别强调的是，接口产生的文件包含了塑料的网格信息、残余应力结果以及材料的性质。
这些数据会在接下来的Abaqus分析中用来进行翘曲和残余应力影响的建模。
椅子和手机外壳塑模的离散化模型如图1所示。
对于这两个模型，Moldflow分析在模型厚度上分了21层并使用了壳体网格元素。
翘曲的仿真运用Abaqus/Standard的静态分析功能分析完成。
图1：椅子和手机外壳模型的网格
结果和讨论
运用Abaqus/Standard进行翘曲分析后，椅子模型和手机外壳模型的变形如图2及图3所示。
图2：椅子模型的翘曲位移[米]分布云图
图3：手机外壳模型的翘曲位移[米]分布云图
由Abaqus/Standard翘曲分析所得到的椅子模型和手机外壳模型的Mises应力分布云图如图4及图5所示。
很明显可以看出，由于翘曲引起了变形，原来零件中所储存的Mises 应力大小降低了。
图4：椅子模型的Mises应力[帕]分布分布—翘曲前[左]和翘曲后[后]
图5：手机外壳模型的Mises应力[帕]分布—翘曲前[左]和翘曲后[后]
结论
Abaqus为进行细致的结构分析提供了强大的能力。
Moldflow为注塑模具产品提供了运算残余应力和材料性质的能力。
Abaqus的Moldflow接口通过提供Moldflow分析结果向Abaqus分析过程传送的方法，使得更加精确、更加高效的设计过程得以实现。