Q235模拟.docx

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Q235模拟

（研究生课程论文）

材料成型数值模拟与优化理论

学院（系）：

材料学院

学生班级：

材研0901班

学生姓名：

姬庆玲

学号：

104972090007

授课教师：

朱春东

2010年07月

Q235钢焊接温度场的数值模拟（ANSYS）

应用ANSYS有限元分析软件，对薄板Q235焊接温度场进行了数值模拟，采用了ANSYS焊接仿真中高斯热源的一般加载算法：

基于表参数的整面热流密度加载，得到了Q235的焊接温度场及特定节点的热循环曲线。

Q235钢的热物理性能参数如下表所示：

表1Q235在各温度段的热物理性能

温度（T℃）

20

250

500

750

1000

1500

1700

2500

导热系数×103（W/m℃）

0.050

0.047

0.04

0.027

0.03

0.035

0.140

0.142

密度×103（kg/m3）

7.8

7.7

7.61

7.55

7.49

7.35

7.3

7.09

比热容（J/kg℃）

460

480

530

675

670

660

780

820

为中薄板对接焊缝。

1.确定热分析类型：

在ANSYS界面里选择分析类型为热分析

步骤：

MainMenu—Refernce，在弹出的对话框中选择Thermal，单击“OK”按钮，如下图所示。

2.确定单元类型：

焊接热分析中对板划分选择八节点六体单元SOLID70,对焊缝表面施加面载荷，选择Surface152

步骤：

MainMenu→Preprocessor→ElementType→Add/Edit/Delete

在弹出的对话框中，单击“Add”按钮。

在单元类型库对话框选择Solid70，单击“OK”按钮，在同样的步骤添加Surface152

3.确定材料热物理性能参数

根据模型，我们需要定义热传导率、比热容及材料密度这几个参数，首先进入DefineMaterialModelBehavior对话框，步骤如下：

定义热传导率：

MainMenu→Preprocessor→MeterialProps→MaterialModel，在弹出的对话框中双击Thermal→Conductivity→Isotropic，在弹出的对话框中输入所需参数。

定义比热容：

双击Thermal→SpecificHeat，在弹出的对话框中输入所需参数。

定义密度：

双击Thermal→Density，在弹出的对话框中输入所需参数。

3.1热焓参数

3.2密度输入

3.3比热

4.创建焊接物理模型及单元网格划分

首先需要三个立方体，操作如下：

创建体：

block,0,0.055,0,0.06,0,0.008

block,0.055,0.065,0,0.06,0,0.008

block,0.065,0.12,0,0.06,0,0.008

vglue,all

numcmp,all

（这里所有的数据都是坐标）

界面如下

设定网格尺寸参数并划分网格

5热源加载

求解之前首先要选择分析类型，选择Transient分析

加载，定义初始，边界条件，定义瞬态热边界，设置时间及时间步

6计算机进行分析计算

分析过程

7结果输出

焊缝方向节点随温度的变化曲线

垂直焊缝方向节点随温度的变化曲线

9点几秒的结果输出

50秒时刻的结果输出图

8学习心得：

1ANSYS软件是个大型软件，目前应用还不很成熟，要真正掌握这门技术还要掌握其涉及的有限元基本理论已经相关理论知识。

2ANSYS在GUI操作过程中一旦输入错误不可以重新输入，所以尽量学会使用命令流的方式来输入。

ANSYS一个最大的优点是可以使用参数化的命令流，因为，学ANSYS最终应非常熟练的使用命令流，一方面可以大大提高解决问题的效率，另一方面，只有熟悉命令流之后，才会更方便的人机交流。

但是一开始还是要从操作开始，自己先做再修改，这样会提高的快一点。

4ANSYS软件以它的多物理场耦合分析功能而成为CAE软件的应用主流，在热分析工程应用中得到了较为广泛的应用。

但CAE软件毕竟是数值工具，是理想化抽象化的数字模型，不可能完全等效于实际生产。

但这种先进的辅助手段（人脑才是主要手段）可以避免弯路，减少设计风险，压缩试验成本与时间。