生死单元焊接分析实例.docx

1、生死单元焊接分析实例生死单元焊接分析实例，热结构耦合分析探讨！（附apdl）最近在做焊接模拟分析，做了一点东西和大家一起分享一下，还有很多问题是需要和大家一起讨论的！题目：在两个物体之间焊接一圈焊缝，分析冷却后的结构变形和应力！模型见apdl（为了计算速度我简化了）solution1：热结构耦合分析可以采用直接方法，即选用耦合单元solid5，它同时包括了温度和位移自由度，同时附加了电磁特性，这里我们不关注。我们采用瞬态分析的方法，一开始把焊接单元全部杀死，这里的杀死意味着单元的刚度等属性被赋予一个小量（默认的是1e-6）。然后随着焊接过程依次激活单元，加载温度，认为焊料温度为1500度，也是

2、其材料的参考温度。焊完一圈后冷却降温！但遗憾的是这样的分析是基于线弹性理论的，solid5单元中无法进行塑性分析。以下是直接法的apdl程序：/title,Weld Analysis by Element Birth and Death/FILNAME,welding_direct,1/prep7et,1,5! 1号材料是钢! 2号材料是焊料MG-51T！假设他们的刚度随温度是变化的。MPTEMP,1,0MPTEMP,2,500MPTEMP,3,1000MPTEMP,4,1500MPDATA,EX,1,2E+005MPDATA,EX,1,1.5e5MPDATA,EX,1,7e4MPDATA,E

3、X,1,1e4MPDATA,PRXY,1,0.3MPDATA,PRXY,1,0.3MPDATA,PRXY,1,0.3MPDATA,PRXY,1,0.3MPDATA,EX,2,2E+005MPDATA,EX,2,1.5e5MPDATA,EX,2,7e4MPDATA,EX,2,1e4MPDATA,PRXY,2,0.3MPDATA,PRXY,2,0.3MPDATA,PRXY,2,0.3MPDATA,PRXY,2,0.3!材料密度(假设为常值)mp,dens,1,8e-3mp,dens,2,8e-3!热膨胀系数(假设为常值)mp,alpx,1,1.2e-5mp,alpx,2,1.2e-5!热传导系数(

4、假设为常值)mp,kxx,1,0.03mp,kxx,2,0.03!比热(假设为常值)mp,c,1,0.6mp,c,2,0.6!由于该5号单元还有磁自由度,此处假设一磁特性,但并不影响我们所关心的结果mp,murx,1,1e-10mp,murx,2,1e-10mp,rsvx,1,1e-10mp,rsvx,2,1e-10!假设焊料焊上去后的初始温度是1500mp,reft,1,25mp,reft,2,1500!下面建立几何模型csys,0k,1,7,0,0k,2,7,0,4k,3,56,0,4k,4,56,0,11k,5,60,0,11k,6,60,0,8k,7,60,0,0k,8,63,0,8k

5、,9,63,0,11k,12,62,0,8k,13,62,0,-12k,14,60,0,-12k,10,0,0,0k,11,0,0,1a,1,2,3,4,5,6,7a,5,6,8,9a,7,6,12,13,14ET,2,SHELL63!划分单元esize,2type,2mat,1amesh,1,3,2mat,2amesh,2TYPE,1EXTOPT,ESIZE,25,0,EXTOPT,ACLEAR,1EXTOPT,ATTR,1,1,1vrotat,all,10,11,2cswpla,11,1aclear,alletdel,2asel,s,18,33,15da,all,ux,0da,all,uy

6、,0da,all,uz,0/soluantype,4 !瞬态分析trnopt,fullOUTRES,ALL,1!假设模型表面施加对流，冷却时也是！allselsfa,all,1,conv,1.1e-5,25!由于第2，5体是焊料所在区域，因此，首先将该区域的单元死掉vsel,s,2,5,3eslv*get,wnum,elem,count*dim,eorder,wnum*dim,ne,wnum*dim,ney,wnum*get,emax,elem,num,max*get,emin,elem,num,minmine=0!下面的DO循环用于将焊料区的单元按柱坐标csys11y方向排序，以便后面!模拟

7、焊料逐步生长的过程ii=0*do,i,emin,emax*if,esel(i),eq,1,thenii=ii+1ne(ii)=i*endif*enddo*do,i,1,wnum*get,ney(i),elem,ne(i),cent,y*enddo*do,i1,1,wnumminy=1000*do,i,1,wnum*if,ney(i),lt,miny,thenminy=ney(i)mine=ne(i)j=i*else*if,ney(i),eq,miny,thenminy=ney(i)mine=ne(i)j=i*endif*endif*enddoeorder(i1)=mineney(j)=1001

8、*enddomax_tem=1500 !按照前面假设，焊料的初始温度为1500dt=1!焊接8个单元所需的时间t=0 !起始时间ekill,all !将焊接单元先杀死esel,s,liveic,all,temp,25timint,0,structtimint,1,thermtimint,0,magtintp,0.005,1,0.5,0.2allselsave,welding_direct,dbnsubst,1*do,i,1,wnum,8ddele,all,temp！删除上一步的温度载荷！一次激活8个单元，作为焊料出生。ealive,eorder(i)ealive,eorder(i+1)eali

9、ve,eorder(i+2)ealive,eorder(i+3)ealive,eorder(i+4)ealive,eorder(i+5)ealive,eorder(i+6)ealive,eorder(i+7)*do,j,1,8！此步单元的温度加载，在每个出生单元的8个节点上施加温度d,nelem(eorder(i),j),temp,max_temd,nelem(eorder(i+1),j),temp,max_temd,nelem(eorder(i+2),j),temp,max_temd,nelem(eorder(i+3),j),temp,max_temd,nelem(eorder(i+4),j),temp,max_temd,nelem(eorder(i+5),j),temp,max_temd,nelem(eorder(i+6),j),temp,max_temd,nelem(eorder(i+7),j),temp,max_tem*enddot=t+dttime,tnsubst,1solve*enddo!冷却过程分析time,500ddele,all,tempnsubst,5solvetime,5000nsubst,2solvefinish