ANSYS生死單元之焊接過程模擬

2017-08-26 by:CAE仿真在線來源:互聯網

在ansys計算過程中,如果需要向模型中加入(或刪除)實體,模型中對應實體部位的單元就“存在”(或消亡)。單元生死選項就用于在這種情況下殺死或重新激活選擇的單元。例如,在焊接分析過程中,隨著高溫焊料的加入,坡口處的單元需要不斷地被激活;在材料斷料分析中,隨著裂紋的延伸,斷裂處的單元需要不斷的被殺死;在隧道挖掘和橋梁建立分析中,材料也需要不斷的被殺死或激活。因此,單元的生死應用技術廣泛的存在于ansys仿真分析中,是一項應用非常廣泛的技術。

單元的生死并不是ansys程序將殺死單元對應的實體從模型中刪除,或者激活重新生成材料,而是通過將其剛度矩陣,或者傳導矩陣(對應于不同的分析),乘以很小的因子(ESTIF),默認值為1E-6。死單元的單元載荷將為0,從而不對載荷向量生效,等效于將單元殺死;同樣,當一個單元被重新激活時,其剛度,單元載荷等恢復其原始的數值,重新激活的單元也沒有應變記錄,在熱分析里面沒有熱量存儲。需要注意的是,生死單元對大部分單元可以應用,然而對某些單元卻是不可用的。

在一些情況下,單元生死狀態可以根據ansys的計算結果決定。如在斷裂分析中,我們需要將應力值大于材料屈服強度的單元殺死,可以利用Etable選擇相應的單元進行殺死,繼而返回到求解器進行求解,如果如此循環,則可觀察到裂紋的生長過程。

可以在大多數靜態和非線性瞬態分析中使用單元生死,其基本分析與相應的分析過程是一致的,主要包括三個步驟:建模,施加載荷并求解,查看結果。

現通過ansys焊接過程,講解生死單元的應用。

兩個平板進行對接,采用V型坡口。在焊接的過程中,焊料不斷加入坡口,進行焊接。平板溫度采用20℃,焊料溫度采用1500℃。采用瞬態分析的方法,一開始把坡口處單元全部殺死,隨著焊接的進行,依次激活單元,施加焊料溫度。焊接完畢之后逐漸冷卻。模型中采用plane13單元,plane13單元具有2維結構場、熱、電、磁以及壓電等分析功能。下面依次是其模型圖與劃分單元的結果圖。