PDF《2oo9年9月第3期 教学与科技 基于ANSYS的T型焊接接头温度》

2oo9年9月第3期 教学与科技 基于ANSYS的T型焊接接头温度 值模拟 黄小叶 (中国工程物理研究院工学院,四川 阳,6219o0) 摘要准确 算瞬 焊接温度 是控制焊接 力及变形的先决条件.

本文采用高斯 源模型,基于 ANsYs分析 件,通参化言APDL T型焊接接头温度 行 值模拟. 果表明,所得焊接温度 的变化 程及分布 律符合焊接工艺实际, 控制焊接 余 力及变形, 一步优化焊接 构及焊接 序 提供了基 . T型焊接接头;

温度 ;

值模拟;

ANSYS 由于具有 高的强度,T型焊接接头广泛用于空间类焊接 构中,如,机车车 向架构架、船体构等,因此掌握T型焊接接头的焊接 程,分析各因素 力和变形的影响,具有重要的工程 用价值.焊接 程中温度 的不均 是引发焊接 余 力和变形的根源,因此准确 算温度 是控制 焊接 力及变形的先决条件.随着 算机硬件水平的提高和商业分析 件的 用, 焊接温度 行 值模拟已变得普遍,但要 焊接温度 瞬 变化实 准确模拟仍十分困 . 多的研究主要 是 构如 接焊接头的 值模拟【1 】, T型焊接接头的 值模拟 少.本文采用ANSYS T型 焊接接头 行温度 的 值模拟, 控制焊接 余 力变形提供依据. l有限元模型 用有限元技 解决实际 的 在于建模,由于焊接 构三 模型自由度 目大,且 重的 材料非 性会 致求解 程收 困 ,一旦模型建立不佳,不 影响 算精度,而且重新建立和修改 模型 间长,造成不必要的 源浪 .本文以机车车 向架构架 梁的T型焊接接头 研究 象, 建立T型焊接接头的有限元模型,焊件材料 l6Mn钢,面板与腹板的厚度都 lolTm,焊角高度取 6mm,采用Ar+Co2混合气体保护焊焊接, 减少 算量,取 条焊 行分析. 在确定 算边界条件之前, 建T型焊接接头的实体模型,再通 位类型 实体模型 行 网格划分. 元类型的 有限元 值模拟分析精度有着非常重要的影响,ANsYS所提供的 元种 类繁多,由于T型焊接接头 值模拟分析属于非 性瞬 分析,并且在 算 程中通 元生死技 模拟焊 金属的填充 程,在此采用无中间 点的soLID70 元.soLID70是一个三 六面体耦合 元,具有三个方向的 能力, 元有8个 点且每个 点上只有一个温度自由度.除了采用 SOLID7O 元划分实体模型外,由于在焊 表面同 有和流散 共同作用,如果同一平面加 两种不同性 的荷,后加的 荷会覆盖前面加的 荷,所以在焊 表面 用了表面效 元 收稿日期:2OO9.04.23

2 基于ANsYs的T型焊接接头温度 值模拟 SUl l52,Su l52可以覆盖在任意3D 元面上,以保 和 流散 同 作用在同一个面上网. 在 T型焊接接头实体模型 行网格划分 ,由于焊接 源在 间和空间上分布不均,要求空间 上模拟焊接 源的 域需要用极 的网格, 间上需要分成很 的 间步长,才能比 精确的模拟焊 接程.但是,在焊 长特 是实际构件 复 的情况下,如果整个模型采用均 网格划分, 模拟算的 模和所需要的 间会急 增加,使实际焊接 程的模拟 以实 .因此在焊 处采用 网 格划分,以提高 算精度,而 离焊 域 采用稀疏网格划分,以此 减少整个模型的 算量,如 l所示,整个模型长度方向5oITlIIl, 度方向60mm,高度方向6Omm, 元ll85, 点1548. l T型焊接接头有限元网格模型 2温2度算2.1温度 学模型 焊接温度 算的 学模型即焊接 的微分方程. 于任何一种固体材料,假定其求解域 e , v 任何一点的瞬 温度 ,J,,

z,,