你不知道的ABAQUS焊接分析

2016-12-01 by:CAE仿真在线来源:互联网

焊接是通过加热、加压,或两者并用,使同性或异性两工件产生原子间结合的加工工艺和连接技术。随着工业的不断发展焊接已成为现代工业非常重要的加工工艺。

Abaqus广泛应用于焊接的各个方面,可以解决进行焊接过程中的焊接过程中温度场的计算、被焊工件应力应变计算、被焊工件变形分析、焊缝疲劳性能分析、焊接接头残余应力分析、焊接接头微裂纹分析、焊接接头氢扩散分析等。针对焊接的多物理场过程,abaqus提供了强大的热固耦合分析功能,提供了83种隐式和显式完全耦合单元,为用户提供了极大的便利以及强大的功能。Abaqus中提供丰富的用户子程序接口,包括:非均布载荷子程序(DLOAD),热源子程序(DFLUX),接触面摩擦行为子程序(FRIC)等。用户可以根据热源的具体参数采用FORTRAN建立热源子程序,在计算过程中直接通过子程序接口(DFLUX)调用。对于焊接过程中的热传导问题,Abaqus还提供了强大的散热(Film Condition)和热辐射(Radiation)功能。

熔焊

选用隐式求解器Abaqus/Standard进行顺序耦合热固分析,先进行温度场的计算,再根据温度历史来计算被工件的残余应力和变形。

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压焊

压焊过程通常是一个涉及到接触,热传导,大塑性应变的复杂过程。在用Abaqus进行仿真计算时选用显式求解器Abaqus/Explicit来进行分析,采用热力耦合的动态分析步(DynamicTemperature-displacement Explicit),进行完全热力耦合分析。

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搅拌摩擦焊

对温度场和流场进行模拟。仿真过程中将搅拌工具设为刚体,并采用ALE的方法用材料的运动来代替,搅拌工具的移动,以避免过大的网格畸变。

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钎焊

钎焊过程在焊缝处极易产生应力集中,焊缝周围的残余应力成为钎焊的一个重要关注对象。Abaqus提供丰富热载荷形式,有面形热流(Surface heat flux),体型热流(Body heat flux),和集中热流(Concentrated heat flux),同时还可以要根据焊接过程中的实际加热情况建立场变量(DiscreteFields和 Analytical Fields)和热载荷构建恰当的热源模型。

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多层多道焊接

多层多道焊的模拟涉及到金属的逐步填充问题。Abaqus提供强大的“生死单元”(ModelChange)技术,可以用来模拟焊料的逐步填充过程。焊接热源通过假设焊缝所在单元具有内部热生成模型,内部热生成以热生成强度来表示,即将有效的焊接热输入量换算成每道焊缝单元在单位体积,单位时间内的热生成强度供给热能,当所有焊接热能都加到焊缝上后,内部热停止生成。

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