T型接头焊接温度场ANSYS仿真分析.docx

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T型接头焊接温度场ANSYS仿真分析

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