本文介紹如何利用ABAQUS 模擬熱源在鋼板上移動的過程,是模擬焊接過程的基礎。同時,本文還介紹了如果通過ABAQUS預測焊接殘餘應力在鋼板上的分布。模型所用的單位為m,N和kg。

(1)Part

建立一個寬0.5m,長為0.3m,厚度為0.02m的鋼板。

在中間位置畫出焊縫,焊縫寬度為0.02m。然後劃分。最終結果如下。

(2)material

材料所需要的參數包括了:conductivity, density, elastic, expansion, plastic, and Specific heat。這些參數除了specific heat,其他都與溫度有關(我對specific heat的物理意義不是很了解,所以這裡先定義與溫度無關,有專業的朋友請在評論區解答,謝謝)。

然後將材料性質賦予鋼板。

(3)assembly

(4)Step

一共有3步,除了initial,還有welding和cooling。step的type選擇coupled temp-displacement,這種step相比與heat transfer功能更全,可以考慮焊接對結構變形的影響。time period 為15。

(5)Interaction

這裡定義了兩個interaction,分別是surface radiation和surface film condition。

這裡需要特別注意,surface radiation需要知道absolute zero temperature和stefan-boltzmann constant,這兩個參數需要在model attribute裡面定義。右鍵單擊窗口左邊model樹里的model,選擇edit attributes。

(6)mesh

單元size為0.02。

使用coupled temperature-displacement專門用的C3D8T單元。

將焊縫處的單元逐個定義為set,為後面的load做準備。(這是非常吃力的方法,尤其是單元數量如果很多的話,用ULOAD會省力很多,答主還在學。。。。。)

(7)load

邊界條件是將兩側完全固定住。

在定義load前,要先定義amplitudes。我這裡一共用了15個amplitudes,對應15個element sets和time period 為15。這裡建議用excel編輯好後copy&paste。本文截圖1、6、15作為參考。

接下來正式定義load,共15個loads。cooling step里的load都是inactive的。

定義predefined field, 假設室溫為25度,即一開始鋼板表面的溫度是25度。

(8)提交

(9)結果

溫度場結果NT11和應力場結果S如視頻所示。

視頻封面

00:08焊接有限元模擬-溫度場視頻封面

00:08焊接有限元模擬-應力場

下面導出縱向和橫向焊接殘餘應力。

在tool——path兩面創建平行和垂直焊縫方向的兩個paths。

接下來,在create XY data中選中path

在field output裡面選擇S22,OK。然後點擊plot。

Path2 同理。

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