T型接头焊接温度场ANSYS仿真分析报告.docx
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T型接头焊接温度场ANSYS仿真分析报告
焊缝凝固过程的温度场分析
初始条件:
焊接件的初始温度为25度,焊缝温度为3000;
对流边界条件:
表面传热系数为5e-4,比热容0.2,材料密度0.28,空气温度为25度;
求2000s后整个焊接件的温度分布
1、选择网格单元类型
Preprocessor>ElementType>Add/Edit/Delete>Add>ThermalMass>Solid>Brick8node70
图1-1定义单元类型
2、设置钢板及焊缝材料属性
Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels>MaterialModelNumber1>Thermal
a.设置焊件材料密度、热传导系数、比热容,设置焊缝材料密度、热传导系数、比热容及与温度相关的涵参数,如下图所示。
b.设置左右两道焊缝的焓参数,焓参数随温度变化曲线如图2-5所示。
图2-1钢板热导率设置
图2-2设置钢板比热容
图2-3设置钢板密度
图2-4焊缝焓参数设置
图2-5左右焊缝焓参数
3、建立几何模型
Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Block>ByDimensions建立焊件几何模型。
Preprocessor>Modeling>Create>Volumes>Cylinder>ByDimensions建立焊缝几何模型。
建模过程如图3-1所示。
图3-1几何模型建模过程1
图3-2几何模型建模过程2
通过Reflect建立完整的几何模型,之后运用布尔运算中glue使整个模型成为一个整体,如图3-3所示。
焊接模型几何参数:
横板:
2*1.2*0.4
竖板:
0.4*1.2*1
焊缝:
R0.2*1.2
图3-3焊件几何模型
设置焊件及左右焊缝网格属性
Preprocessor>Meshing>MeshAttributes>Picked选择焊件或是焊缝,分别对其进行设置。
图3-4焊件和焊缝的属性划分
4、划分网格
4.1设置网格单元密度
Preprocessor>Meshing>SizeCntrls>ManualSize>Global>Size设置网格单元密度为0.05。
图4-1网格单元密度设置
4.2划分网格结果
图4-2网格划分结果
5、求解
5.1划分网格后杀死左焊缝单元
Solution>LoadStepOpts>Other>Birth&Death>KillElements
图5-1杀死左焊缝
5.2设置温度偏移量
Solution>AnalysisType>AnalysisOptions,在体内弹出的对话框Toffst中输入460,如图5-2所示。
图5-2温度偏移量设置
5.3稳态求解
a.设置焊缝初始温度
Solution>DefineLoads>Apply>Thermal>Temperature>OnNodes
图5-3焊缝初始温度设置1
图5-4焊缝初始温度设置2
b.对两钢板施加初始温度
Solution>DefineLoads>Apply>Thermal>Temperature>OnNodes
图5-5钢板初始温度设置1
图5-6钢板初始温度设置2
5.5设置求解选项—时间
Solution>LoadStepOpts>Time/Frequence>Time-TimeStep
图5-7求解时间设置
5.6运算结果
Solution>Solve>CurrentLS
图5-81s稳态求解云图结果
5.7右焊缝液固相变瞬态求解
进行瞬态求解,分析右焊缝液固相变过程,时间设置1~100s
删除焊缝温度载荷
Solution>DefineLoads>Delete>Thermal>Temperature>OnNodes>TEMP>OK
图5-9删除稳态载荷
施加对流换热载荷
Solution>DefineLoads>Delete>Thermal>Temperature>OnNodes
图5-10施加对流换热载荷
瞬态求解设置
Solution>LoadStepOpts>Time/Frequence>Time-TimeStep
图5-11施加对流换热载荷
求解
Solution>Solve>CurrentLS
5.8右焊缝凝固过程分析
Solution>LoadStepOpts>Time/Frequence>Time-TimeStep
图5-12右焊缝凝固过程时间步设置
运行结果
Solution>Solve>CurrentLS
图5-13右焊缝1000s云图显示
六、左焊缝固液相变过程分析
6.1左焊缝凝固过程
左焊缝固液相变过程、凝固过程、求解过程同右焊缝设置和分析过程,在此之前应先将左焊缝激活Solution>LoadStepOpts>Other>Birth&Death>KillElement,然后进行节点设置、节点温度设置、瞬态求解设置。
6.2运行结果
Solution>Solve>CurrentLS
图6-12a.1001s的温度云图b.1002s的温度云图c.1100s的温度云图d.2000s的温度云图
七、结果后处理
7.1选择时间节点
GeneralPostproc>ReadResults>Bypick
图7-1左焊缝节点选择
7.2查看结果
GeneralPostproc>PlotResults>ContourPlot>NodalSolution>DOFSolution>
NodalTemperature查看应变结果。
图7-2左焊缝节点随时间的温度变化曲线
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