ANSYS生死单元之焊接过程模拟

2017-08-26 by:CAE仿真在线来源:互联网

在ansys计算过程中,如果需要向模型中加入(或删除)实体,模型中对应实体部位的单元就“存在”(或消亡)。单元生死选项就用于在这种情况下杀死或重新激活选择的单元。例如,在焊接分析过程中,随着高温焊料的加入,坡口处的单元需要不断地被激活;在材料断料分析中,随着裂纹的延伸,断裂处的单元需要不断的被杀死;在隧道挖掘和桥梁建立分析中,材料也需要不断的被杀死或激活。因此,单元的生死应用技术广泛的存在于ansys仿真分析中,是一项应用非常广泛的技术。

单元的生死并不是ansys程序将杀死单元对应的实体从模型中删除,或者激活重新生成材料,而是通过将其刚度矩阵,或者传导矩阵(对应于不同的分析),乘以很小的因子(ESTIF),默认值为1E-6。死单元的单元载荷将为0,从而不对载荷向量生效,等效于将单元杀死;同样,当一个单元被重新激活时,其刚度,单元载荷等恢复其原始的数值,重新激活的单元也没有应变记录,在热分析里面没有热量存储。需要注意的是,生死单元对大部分单元可以应用,然而对某些单元却是不可用的。

在一些情况下,单元生死状态可以根据ansys的计算结果决定。如在断裂分析中,我们需要将应力值大于材料屈服强度的单元杀死,可以利用Etable选择相应的单元进行杀死,继而返回到求解器进行求解,如果如此循环,则可观察到裂纹的生长过程。

可以在大多数静态和非线性瞬态分析中使用单元生死,其基本分析与相应的分析过程是一致的,主要包括三个步骤:建模,施加载荷并求解,查看结果。

现通过ansys焊接过程,讲解生死单元的应用。

两个平板进行对接,采用V型坡口。在焊接的过程中,焊料不断加入坡口,进行焊接。平板温度采用20℃,焊料温度采用1500℃。采用瞬态分析的方法,一开始把坡口处单元全部杀死,随着焊接的进行,依次激活单元,施加焊料温度。焊接完毕之后逐渐冷却。模型中采用plane13单元,plane13单元具有2维结构场、热、电、磁以及压电等分析功能。下面依次是其模型图与划分单元的结果图。