Workbench的焊接模擬過程（高斯移動熱源）

一直以來,都是用ANSYS經(jīng)典做焊接模擬的,前兩天用ANSYS Workbench做了一個焊接模擬過程,我查閱了很多文獻和網(wǎng)絡資料,沒有人用Workbeach做焊接模擬,所以也不確定我做的是否完全正確,望高手斧正。

問題闡述:三維平板堆焊焊接殘余應力分析,先分析焊接溫度場,然后轉化為結構分析焊接殘余應力,板材模型為0.2×0.2×0.006m,焊接速度10mm/s。考慮其對稱性,建立了板材的一半模型進行分析。
模型如圖所示。

一半模型

靠近焊縫的部位網(wǎng)格要細化。

網(wǎng)格劃分

對加熱的表面named selection為A1、A2,因為后面的高斯熱源加載采用的是APDL,為后面加高斯熱源作準備。

加載熱源面

設置好瞬態(tài)熱分析的步長和對流條件,插入Command定義高斯熱源。
*DEL,_FNCNAME 
*DEL,_FNCMTID 
*DEL,_FNC_C1
*DEL,_FNC_C2
*DEL,_FNC_C3
*DEL,_FNCCSYS 
*SET,_FNCNAME,'GAOSI' 
*DIM,_FNC_C1,,1 
*DIM,_FNC_C2,,1 
*DIM,_FNC_C3,,1 
*SET,_FNC_C1(1),2000 
*SET,_FNC_C2(1),0.01 
*SET,_FNC_C3(1),0.007 
*SET,_FNCCSYS,0 
! /INPUT,HANJIE.func,,,1
*DIM,%_FNCNAME%,TABLE,6,19,1,,,,%_FNCCSYS% 
! Begin of equation: Qm*exp(-3*({X}^2 ({Y}-V*{TIME})^2)/R^2)
*SET,%_FNCNAME%(0,0,1), 0.0, -999 
*SET,%_FNCNAME%(2,0,1), 0.0 
*SET,%_FNCNAME%(3,0,1), %_FNC_C1(1)%
*SET,%_FNCNAME%(4,0,1), %_FNC_C2(1)%
*SET,%_FNCNAME%(5,0,1), %_FNC_C3(1)%
*SET,%_FNCNAME%(6,0,1), 0.0 
*SET,%_FNCNAME%(0,1,1), 1.0, -1, 0, 0, 0, 0, 0 
*SET,%_FNCNAME%(0,2,1), 0.0, -2, 0, 1, 0, 0, -1 
*SET,%_FNCNAME%(0,3,1), 0, -3, 0, 1, -1, 2, -2
*SET,%_FNCNAME%(0,4,1), 0.0, -1, 0, 3, 0, 0, -3 
*SET,%_FNCNAME%(0,5,1), 0.0, -2, 0, 1, -3, 3, -1
*SET,%_FNCNAME%(0,6,1), 0.0, -1, 0, 2, 0, 0, 2 
*SET,%_FNCNAME%(0,7,1), 0.0, -3, 0, 1, 2, 17, -1
*SET,%_FNCNAME%(0,8,1), 0.0, -1, 0, 1, 18, 3, 1 
*SET,%_FNCNAME%(0,9,1), 0.0, -4, 0, 1, 3, 2, -1 
*SET,%_FNCNAME%(0,10,1), 0.0, -1, 0, 2, 0, 0, -4
*SET,%_FNCNAME%(0,11,1), 0.0, -5, 0, 1, -4, 17, -1 
*SET,%_FNCNAME%(0,12,1), 0.0, -1, 0, 1, -3, 1, -5 
*SET,%_FNCNAME%(0,13,1), 0.0, -3, 0, 1, -2, 3, -1 
*SET,%_FNCNAME%(0,14,1), 0.0, -1, 0, 2, 0, 0, 19
*SET,%_FNCNAME%(0,15,1), 0.0, -2, 0, 1, 19, 17, -1 
*SET,%_FNCNAME%(0,16,1), 0.0, -1, 0, 1, -3, 4, -2 
*SET,%_FNCNAME%(0,17,1), 0.0, -1, 7, 1, -1, 0, 0
*SET,%_FNCNAME%(0,18,1), 0.0, -2, 0, 1, 17, 3, -1 
*SET,%_FNCNAME%(0,19,1), 0.0, 99, 0, 1, -2, 0, 0
! End of equation: Qm*exp(-3*({X}^2 ({Y}-V*{TIME})^2)/R^2)
D,A1,TEMP,%GAOSI%
D,A2,TEMP,%GAOSI%瞬態(tài)熱分析設置完畢,然后就是求解,大概需要10分鐘。
不同時刻時的溫度場結果:

溫度分布

焊接溫度場的動畫:

溫度場動畫

然后把瞬態(tài)熱分析的結果轉化為瞬態(tài)結構分析,把溫度場作為焊接殘余應力分析的熱載荷。

在瞬態(tài)結構分析模塊里,設置好焊接約束條件,設置好時間和步長,讀取每一步溫度載荷作為熱載荷進行結構分析,要注意設置熱載荷讀取的時間和結構分析時間一致(默認條件下結構分析讀取熱分析的最后一步作為熱載荷)。
求解時間大概半個小時,不同時刻的應力場分布:

應力場

應力場的動態(tài)過程:

應力場動畫

不同時刻的焊接變形:

焊接變形

焊接變形的動態(tài)過程:

焊接變形動畫

作者:redbud

來源:技術鄰