例19 平板的对接焊缝的温度场和应力场

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1、例19平板对接焊缝的温度场和应力场19.1问题描述有两块505010mm的钢板通过TIG焊接焊接成一个平板，不开坡口，也不填丝。焊接的电压是200V，电流为20A，焊接速率为2mm/s。请建立有限元模型进行计算。(假如您需要实验的话，实验的板材和焊机都可以为您提供，若您不会焊接，提供大桥下农民工叔叔一位！)50mm50mm10mm焊接中心线焊接示意图19.2主要步骤：1平板的有限元网格划分2材料模型3焊接路径及焊料填充的定义4边界条件5工况定义6作业定义7结果分析19.3平板的有限元网格划分以国际单位制kg/m/s为基本单位建立有限元网格！PTS:ADD000

2、0.0500CRVS:ADD12EXPAND:TRANSLATIONS00.010CURVES1#RETURN形成一个0.050.01的面，此时平面几何已经建立；CONVERT:DIVISIONS155BIASFACTORS:0.30.3通过这个x，y方向的偏置系数，使得网格数密过渡。GEOMETRY/MESH:SURFACESTOELEMENTSALL:EXISTRETURN二维面网格划分完毕，但需要扩展为三维体网格。EXPANDTRANSLATIONS000.002向Z方向扩展，每个网格的纵向尺寸为0.002m，扩展0.05mm/0.002m=25次ELE

3、MENTALL:EXISTRETURNSWEEP:ALLRETURN清除重复的节点或单元，同时对几何体也有作用。RENUMBER:ALL对节点和单元等进行重新排序，对计算速度有影响。RETURNRETURN从RENUMBER菜单可以看出有限元模型的大小。PLOT:POINTS,CURVES,SURFACESELEMENTS:SETTINGSSOLIDRETURNREDRAW关闭点、线、面的显示，显示单元实体，为了更好地对网格操作。网格如下图。FILLRESETVIEW此处网格密，通过偏置系数设定。上面对几何体划分网格，即现在已经存在了代表板材的有限元网格。注意

4、，几何体是不能用于有限元计算的，有限元计算是通过计算代表工件的有限元网格节点上的物理量，来获得工件任意位置的物理量，只要你的有限元网格划分的足够细密。另外，由于平板的对接可以假设为关于某一个轴对称的情况，此处是关于X轴对称，这样就只需要建立板材一半的网格模型。19.3施加材料性能对代表板材的网格施加物理性能，这是必须的，试想没有物理性能怎么计算温度、应力等物理量？由于材料的物理性能：杨氏模量、屈服强度、热膨胀系数、热传导系数等等都是和温度等变量相关的，那么首先要定义这些物理性能和温度等变量的关系。一般常常假设两者之间关系为多段线性的关系。这个关系一般用表格来实

5、现。从操作简便的角度出发，先定义表格。MATERIALPROPERTIES:MATERIALPROPERTIESTABLES很多菜单中都有TABLES这个菜单，不必非要在这里进入TABLES菜单。NEW:1INDEPENDENTVARIABLENAME:YOUNGERTYPE:temperature这个表格的类型非常重要！表示物理性能和哪个变量相关！ADD013000.85000.58000.110000.00130000.001这段输入表示0摄氏度时，杨氏模量的比例系数为1，300摄氏度时，比例系数为0.8，500摄氏度时，比例系数为0.5。。。。。，注意1

6、000摄氏度~3000摄氏度时的材料性能是假定的，水平延伸。注意，材料性能最小值不能直接设为0，X轴变量10-3即可！温度的最大值尽量大一些，绝对不能小于熔池的可能最高温度！这个错误很隐蔽！很容易犯！千万注意！FITY轴变量X轴变量依次定义屈服强度、热膨胀系数、热传导系数、比热等随温度变化的多段线性关系！NEW:1INDEPENDENTVARIABLENAME:YIELDTYPE:temperatureADD013000.855000.78000.110000.00130000.001FITNEW:1INDEPENDENTVARIABLENAME:EXPAND

7、TYPE:temperatureADD013000.95000.88000.910001.330001.3FITNEW:1INDEPENDENTVARIABLENAME:THERMALTYPE:temperatureADD013000.95000.88000.71000230002FITNEW:1INDEPENDENTVARIABLENAME:SPECIFICTYPE:temperatureADD013000.855000.758000.61000330003FITISOTROPICYOUNGER’SMODULUS2.1E11TABLE:YOUNGERPOIS

8、SON’SRATIO0.33MASSD