《焊接结构有限元分析基础及msc.marc实现 教学课件 ppt 作者 杨建国 搭接接头数值模拟》由会员分享，可在线阅读，更多相关《焊接结构有限元分析基础及msc.marc实现 教学课件 ppt 作者 杨建国 搭接接头数值模拟（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 1 搭接焊缝焊接的温度场和应力场分析搭接焊缝焊接的温度场和应力场分析 将两块 1001005mm 的钢板通过 MIG 焊接为搭接接头，不开坡口，双侧焊接。 竖直 K 值为 5mm。水平 K 值为 7mm。焊接的电压是 200V，电流为 20A，焊接 速率为 2mm/s。请建立有限元模型进行计算。母材及焊接材料为 35#钢。 图 1 焊接示意图 具体步骤具体步骤 1.平板的有限元网格划分 2.施加材料性能 3.建立焊接路径 4.边界条件 首先加载焊接温度场的边界条件 定义力学边界条件 5.定义 LOADCASES 定义焊接过程 定义冷却过程 6.定义作业 7.结果分析 温度场结果分析 应力场的
2、分析 2 目录目录 （本部分得到张德金同学的大力支持） 第一部分第一部分 模型建立模型建立 一.平板的有限元网格划分 3 1.几何模型建立 3 2.开始对截面画网格 5 二.施加材料性能 16 四.建立焊接路径 17 五.建立焊道 18 六.施加边界条件 19 1.温度场的边界条件 19 2.焊接应力场的边界条件 22 七.定义 LOADCASES 25 1.定义焊接过程 25 2.定义冷却过程 26 八.定义作业 27 第二部分第二部分 结果分析结果分析 九.结果分析 31 1.温度场结果分析 31 2.应力场结果分析 36 3 一. 平板的有限元网格划分 1.几何模型建立 以国际单位制 g
3、/mm/s 为基本单位建立有限元网格！ PTS: ADD 0 0 0 15 0 0 22 0 0 85 0 0 -15 0 0 -22 0 0 -85 0 0 PLOT POINT:SETTINGS LABELS 显示几何点序号 REDRAW RETURN RETURN DUPLICATE TRANSLATIONS 0 5 0 POINTS 2 1 5 6 7 # TRANSLATIONS 0 -5 0 POINTS 5 1 2 3 4 # RETURN CURVES:ADD 5 1 # 1 2 # 2 3 # 3 4 # 4 16 # 16 15# 15 14 # 14 13 # 13 17
4、 # 17 5 # 2 9 # 9 8 # 8 10 # 10 11 # 4 11 12 # 12 7 # 7 6 # 6 5 # 3 9 # 6 17 # 1 13 # 2 14 # 3 15 # 1 8 # 5 10 # 6 11 # SWEEP REMOVE UNUSED POINTS ALL RETURN RENUMBER ALL RETURN FILL 上面已经建立了一个焊道几何模型如下图 PLOT 5 POINTS SETTING LABELS(off) 关闭显示几何点号 REDRAW RETURN RETURN FILL 2.开始对截面画网格 AUTOMESH CURVE DIV
5、ISIONS FIX # DIVISIONS: #DIVISIONS 4 APLLY CURVE DIVISIONS 选择下图的线，确定 6 RETURN 2D PLANAR MESHING 7 QUAD MESH! 选择下图的线，确定 8 AUTOMESH CURVE DIVISIONS FIX # DIVISIONS: #DIVISIONS 4 APLLY CURVE DIVISIONS 选择下图的线，确定 RETURN 2D PLANAR MESHING QUAD MESH! 选择下图的线，确定 9 ELEMENTS:ADD 用鼠标拾取如下图点添加单元 10 SUBDIVIDE (进行网
6、格划分，采用疏密网格过渡) DIVISIONS 4 30 1 BIAS FACTORS -.2 0 0 ELEMENTS ADD 拾取如下图单元 END LIST# 11 SUBDIVIDE DIVISIONS 8 4 1 BIAS FACTORS .2 0 0 ELEMENTS 拾取如下图单元 END LIST# 12 ELEMENTS ADD 拾取如下图单元 END LIST# 13 SUBDIVIDE DIVISIONS 25 4 1 BIAS FACTORS .2 0 0 ELEMENTS 拾取如下图单元 END LIST# BIAS FACTORS -.2 0 0 ELEMENTS
7、拾取如下图单元 END LIST# 14 FILL RETURN SWEEP ALL RETURN RENUMBER ALL RETURN CLEAR GEOM 已经建立了网格，不需要几何体了 SELECT ELEMETS STORE SET1 选择下图 SET1 的单元，确定 这一部分单元扩展后作为第一道焊道 STORE SET2 选择下图 SET2 的单元，确定 这一部分单元扩展后作为第二道焊道，这样做成 SET 之后，方便后续的操作！ 15 EXPAND TRANSLATIONS 0 0 2 REPETITION 50 ELEMENT ALL:EXIST FILL RETURN SWEE
8、P ALL REMOVE UNUSED:NODES RENUMBER ALL RETURN RETURN 16 二施加材料性能 对代表板材的网格施加物理性能，这是必须的，试想没有物理性能怎么计算温度、应 力等物理量？为了简化计算，不考虑材料性能随温度的变化 MATERIAL PROPERTIES READ C35 OK Elements ADD 定义完材料性能一定要施加到单元上！ ALL: EXIST RETURN RETURN 回到主菜单 17 三建立焊接路径 MODELING TOOLS WELD PATHS NEW 第一条焊接路径 PATH INPUT METHOD 输入电弧路径的方法：
9、节点法 NODES:ADD 357 307 # 起点是电弧的起点，终点是收弧点，这是有顺序的！ ORIENTATION INPUT METHOD 电弧的导向方法：节点法 NODES ADD 51 # 第二条焊接路径 NEW PATH INPUT METHOD 输入电弧路径的方法：节点法 NODES:ADD 1173 1123 # 起点是电弧的起点，终点是收弧点，这是有顺序的！ ORIENTATION INPUT METHOD 电弧的导向方法：节点法 NODES ADD 867 # RETURN 18 四建立焊道 WELD FILLERS NEW MELT POINT TEMPERATURE 1
10、500 ELEMENTS ADD SET SET1 NEW MELT POINT TEMPERATURE 1500 ELEMENTS ADD SET SET2 ID WELD FILLERS 焊道单元已经建立完毕，如下图，SET1 中的单元为 FILLER1，SET2 中的单元为 FILLER2 19 ID WELD FILLERS 关闭焊道单元的显示 RETURN RETURN 回到主菜单 五施加边界条件 1.焊接温度场的边界条件 THERMAL MORE VOLUME WELD FLUX FLUX WIDTH 8 DEPTH 6 FORWARD LENGTH 5 REAR LENGTH 1
11、5 VELOCITY 2 WELD PATH Weldpath1 20 WELD FILLER Weldfiller1 ELEMENT Add ALL:SET SET1 RETURN COPY VOLUME WELD FLUX WELD PATH Weldpath2 WELD FILLER Weldfiller2 21 RETURN ELEMETS:REM ALL: EXIST ELEMETS: ADD SET2 NEW RETURN FACE FILM FILM COEFFICIENT .004 SINK TEMPERATURE 20 环境温度 RETURN FACES ADD 选择下图中的
12、面！ 22 以上温度场边界条件定义完毕！ 2焊接应力场的边界条件 NEW NAME: fix_ xy MACHANICAL FIXED DISPLACEMENT ON X DISPLACEMENT ON Y DISPLACEMENT OK NODES:ADD (选择左端和右端的所有节点) END LIST (#) 23 NEW NAME: fix_ z MACHANICAL FIXED DISPLACEMENT ON Z DISPLACEMENT OK NODES:ADD (选择如图所示的结点) END LIST (#) 24 RETRUN ID BOUNDARY CONDS 检查一下你的边界
13、条件是不是定义完全了？ 25 ID BOUNDARY CONDS 关闭边界条件显示 RETURN 六定义 LOADCASES 1.定义焊接过程 定义第一道焊道的焊接过程 LOADCASES COUPLED QUASI-STATIC LOADS:APPLY2 CONVERGENCE TESTING 计算收敛检查。 DISPLACEMENTS 位移检查准则，最为精确 RELATIVE DISPLACEMENT TOLERANCE 0.1 一般默认值就可以了，值越小，计算越精确！反之则反。建 议不要超过 0.2。 MAX ERROR IN TEMPERATURE ESTIMATE 30 RETURN
14、 TOTAL LOADCASE TIME 定义焊缝的焊接时间。焊道长度 l 的话，焊接速率为 v 的话，那么焊接时间是多少呢？ 50 CONSTANT TIME STEP 定义常时间步长 PARAMETERS #STEPS 50 OK OK 定义第二道焊道的焊接过程 NEW QUASI-STATIC LOADS:APPLY1 取消第一道焊缝焊接 APPLY2 施加第二道焊缝焊接 CONVERGENCE TESTING 计算收敛检查。 DISPLACEMENTS 位移检查准则，最为精确 RELATIVE DISPLACEMENT TOLERANCE 0.1 一般默认值就可以了，值越小，计算越精确
15、！反之则反。建 议不要超过 0.2。 MAX ERROR IN TEMPERATURE ESTIMATE 30 RETURN TOTAL LOADCASE TIME 定义焊缝的焊接时间。焊道长度 l 的话，焊接速率为 v 26 的话，那么焊接时间是多少呢？ 50 CONSTANT TIME STEP 定义常时间步长 PARAMETERS #STEPS 50 OK OK 2.定义冷却过程 NEW QUASI-STATIC LOADS Apply2 取消 apply2，已经没有焊接的边界条件了 OK TOTAL LOADCASE TIME 5000 CONVERGENCE TESTING 计算收敛检查。 DISPLACEMENTS 位
