焊接模擬示例1

1、焊接模擬示例（1）ADINA技術(shù)部1計(jì)算模型 采用TMC方法模擬焊接問題； 兩塊厚板料在焊接處預(yù)制為楔形； 焊接工藝為埋弧焊。分為兩道，010s焊接第一道，2030s為在第一道上面覆蓋第二道； 溫度場采用瞬態(tài)，不考慮結(jié)構(gòu)慣性影響，因此結(jié)構(gòu)計(jì)算可采用靜力；厚板第二道焊料第一道焊料命令流文件：weld-2-layer-bead.in2計(jì)算模型 厚板初始溫度為30攝氏度； 厚板邊界約束條件采用弱彈簧約束；（也可固定） 焊料的添加過程采用單元“生”功能實(shí)現(xiàn)； 厚板和焊料暴露表面施加對流散熱條件； 焊料熱量模擬，采用初始溫度方式（初始溫度2000攝氏度）；3計(jì)算模型采用單元“生”的方法模擬焊料的添加過程

2、 單元生死在ADINA中可通過三種途徑定義： 幾何體（幾何體上所有單元同時(shí)生、或死）； 單元組（單元組內(nèi)所有單元同時(shí)生、死）； 單個(gè)單元（每個(gè)單元生死時(shí)間可不同，輸入element-data表格）； 當(dāng)前模型的每道焊料由多個(gè)volume構(gòu)成，因此可采用幾何體的方式定義焊料的“生”時(shí)間； 當(dāng)焊接路徑非常復(fù)雜時(shí)，可能會(huì)采用單個(gè)單元的方式；4計(jì)算模型對流散熱的模擬 單元表面分為兩類： 始終暴露于外界的單元表面（包括厚板單元外表面、第二道焊料的弧形外表面等）； 在一定時(shí)間段暴露于外界的單元表面（如第一道焊料的弧形表面）； 以surface 6為例，這塊焊料（volume 1）的birth時(shí)間為0.1s

3、，之后s6將通過對流進(jìn)行散熱，被第二道焊料覆蓋（ volume 2 birth時(shí)間為20.1s）后，s6不再進(jìn)行對流散熱；因此其Convection散熱的birth、death time為0.1、20.1，這在Convection load 1中被定義；同樣地，對于s13，其convection birth、death時(shí)間為2.1、21.1; 實(shí)際上，介于s6、s13之間的豎立面也屬于第二類表面，其convection散熱時(shí)間為1s，相對較短；考慮到實(shí)際焊接操作的連續(xù)性，一般不考慮這些表面的散熱；5對流散熱的模擬計(jì)算模型 s6的散熱property定義，注意其birth、death定義以及隨著

4、固體溫度，對流換熱系數(shù)的顯著變化； 環(huán)境溫度為30攝氏度始終保持不變；6計(jì)算模型 理論上，可采用初始溫度、internal heat loading兩種方式模擬焊料熱量，當(dāng)前模型采用初始溫度（2000攝氏度）方法； 初始溫度可施加到節(jié)點(diǎn)集合上，將兩道焊料中所有節(jié)點(diǎn)減去與厚板共用節(jié)點(diǎn)（共用節(jié)點(diǎn)初始溫度30攝氏度，這control中的缺省初始溫度中定義。）定義為node set 1并施加初始溫度；焊料熱量的模擬7計(jì)算模型 時(shí)間步： 時(shí)間步長的確定主要考慮瞬態(tài)溫度場分布對于結(jié)構(gòu)受力、變形計(jì)算是否收斂。越大的時(shí)間步，兩步之間溫差越大，則收斂和變形越大；大的時(shí)間步可能導(dǎo)致計(jì)算不收斂，尤其是邊界采用非固定

5、情況時(shí)； 單元算法采用large disp./large stain的mixed單元算法； 焊接模擬中的單元熱變形很大，需要采用mixed單元算法。其它模型設(shè)置（1）8計(jì)算模型其它模型設(shè)置（2） 溫度場計(jì)算設(shè)置： 溫度場采用瞬態(tài)算法； 采用集中（lumped）熱容矩陣； 采用Trapezoidal時(shí)間積分算法； 采用自動(dòng)時(shí)間步長；9計(jì)算模型其它模型設(shè)置（3） 結(jié)構(gòu)模型設(shè)置： 結(jié)構(gòu)采用static靜力算法； 采用自動(dòng)時(shí)間步長，打開low speed dynamic控制； 設(shè)置保持結(jié)果間隔，控制結(jié)果文件大?。?0計(jì)算模型其它模型設(shè)置（4） 結(jié)構(gòu)模型邊界條件： 為了便于觀察殘余變形規(guī)律，當(dāng)前模型采用弱彈簧約束；在焊接過程中變形和應(yīng)變很大，因此要有足夠的約束才能保證收斂； 弱彈簧相當(dāng)于模擬兩塊厚板在焊接過程中處于無夾持的狀態(tài)；11計(jì)算結(jié)果殘余變形規(guī)律（對比初始網(wǎng)格，可見焊接后厚板中間位置明顯向下變形）1280s時(shí)刻的等效應(yīng)力分布計(jì)算結(jié)果1323s時(shí)刻溫度分布80s時(shí)刻溫度分布計(jì)算結(jié)果14其它說明 此模型可說明ADINA中焊接建模的主要過程； 焊接模擬建模復(fù)雜性在