基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究
毕业论文使用ANSYS有限元分析软件对不锈钢与紫铜焊接过程温度场应力场分布模拟
Finally, the temperature and stress field indirect coupling method is used to simulate the welding stress field by applying the results of temperature field analysis as temperature loads on the model. After that, the results of stress field simulation are analyzed.
Based on the analysis of stress field anddeformationof welding partsafter welding,the strength anddeformation checkingof welding parts is conducted in this paper. Thechecking resultsare: the welding parts are qualifiedand theweldingisfeasible.
Then, the simulation and analysis of welding temperature field is completed by building a finite element model of welding, using APDL to make programs of heatsource, applying element birth and death technology to simulate the successive generating of welding seamsand adopting "* DO—*ENDDO" language to realize the movement of heat source;
基于ANSYS平台的不同焊接工艺参数对管线钢焊接温度场的模拟研究
２ ２ 模 型假 设 ．
焊件边 界与 周 围介 质 进 行换 热 ， 量 的散 失 热 主要通 过热 辐射 换 热 和 对流 换 热 方式 进 行 ， 温 高 下散 失 的热 量 以辐 射 为 主 ， 温 下 以对 流 为 主 。 低 在模型 的对称 面处 取绝 热边界 条件 。 对 于对 流换热 ， 根据 牛顿定 律 ， 对于某 一 与流 动 的气 体或 液体 接 触 的 固体 表 面微 元 ， 对 流换 其 热 密度 ｑ通 过 对 流 换 热 系 数 日 与 固 体 表 面 温 度
换
ｏ ｏ＋（ Ｔ （ｒ Ａ ） ） ＋ Ｏ （Ｔ 一 Ａ） ， ＋ Ｏ Ｑ
（ １ ）
式 中： Ｐ为 材料 的密度 ； ｃ为材料 的导 热系数 和 Ａ， 比热容 ， 它们都是温度的函数 ； 为内热源强度。 一 Ｑ
焊接温度场的计算通常用 以下两类边界条件：
（） １ 已知边 界上 的热 流密 度分布
维普资讯
焊管 ． ０ 第３ 卷第２ ．０ 年３ 期 ２０ ７ 月
●试 验 与 研 究
基于 Ａ Ｙ ＮＳ Ｓ平 台 的不 同焊 接 工 艺 参数 对 管 线钢 焊 接 温 度场 的模 拟 研 究
张 宏 ，陈 鹏
（ 西南交通大学 焊接研究所 ，成都 ６ ０３ ） １０ １ 摘 要： 针对管线钢焊接 ， 根据材料热物理性能参数、 变潜热与温度 的非线性 关系， 相 建立了
为 电 弧 电压 ； 为 焊接 电流 ； 为 Ｐ点 距 电弧 中 ， ｒ
心 的距 离 。
由于加热 电弧是移 动 的 ， 于移动 的实 现 ， 对 笔 者利 用 Ａ Ｓ Ｓ的 Ａ Ｄ ＮＹ Ｐ Ｌ语言 编写 程序 ， 用离 采
图 １ 三维模型 网格 划分 示意图
基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究
基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究一、本文概述随着现代工业技术的飞速发展，焊接作为一种重要的连接工艺，在航空、汽车、船舶、石油化工等领域的应用日益广泛。
然而，焊接过程中产生的温度场和应力场对焊接结构的性能有着至关重要的影响。
为了深入理解焊接过程中的热-力行为，预测焊接结构的变形和残余应力，进而优化焊接工艺参数和提高产品质量，本文旨在利用ANSYS有限元分析软件，对焊接过程中的温度场和应力场进行数值模拟研究。
本文首先简要介绍了焊接数值模拟的意义和现状，包括焊接数值模拟的重要性、国内外研究现状和存在的问题等。
随后，详细阐述了ANSYS 软件在焊接数值模拟中的应用，包括其基本原理、分析流程、模型建立、参数设置等方面。
在此基础上，本文以某典型焊接结构为例，详细阐述了焊接温度场和应力场的数值模拟过程，包括模型的建立、边界条件的设定、求解参数的选择、结果的后处理等。
对模拟结果进行了详细的分析和讨论，验证了数值模拟方法的准确性和可靠性，为实际工程应用提供了有益的参考。
本文的研究不仅有助于深入理解焊接过程中的热-力行为，为优化焊接工艺参数和提高产品质量提供理论支持，同时也为ANSYS软件在焊接数值模拟领域的应用推广和进一步发展奠定了基础。
二、焊接理论基础焊接是一种通过加热、加压或两者并用，使两块或多块金属在原子层面结合形成永久性连接的工艺过程。
焊接过程涉及复杂的物理和化学变化，包括金属的熔化、凝固、相变以及应力和变形的产生等。
因此，深入了解焊接过程的理论基础对于准确模拟焊接过程中的温度场和应力分布至关重要。
焊接过程中，热源将能量传递给工件，导致工件局部快速升温并熔化。
熔池形成后，随着热源的移动，熔池中的液态金属逐渐凝固形成焊缝。
焊接热源的类型和移动速度、工件的材质和厚度等因素都会影响焊接过程的温度场分布。
为了准确模拟这一过程，需要了解各种热源模型（如移动热源模型、体积热源模型等）及其适用范围，并选择合适的模型进行数值模拟。
《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文
《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言随着制造业和机械工程的不断发展，焊接技术已成为一种重要的连接方法，广泛应用于各个工业领域。
然而，焊接过程中涉及到的高温、高应力等复杂因素往往会对焊接件的性能产生影响。
因此，对焊接过程中的温度场和应力进行准确预测和模拟，对于优化焊接工艺、提高产品质量具有重要意义。
本文基于ANSYS 软件，对焊接过程中的温度场和应力进行数值模拟研究。
二、研究背景及意义焊接过程中，温度场和应力的分布直接影响着焊接件的质量和性能。
传统的焊接工艺往往依赖于经验公式和试验数据，但这些方法往往难以准确预测焊接过程中的温度场和应力分布。
因此，采用数值模拟方法对焊接过程进行模拟，可以为优化焊接工艺、提高产品质量提供有力支持。
ANSYS作为一种功能强大的工程仿真软件，广泛应用于各种工程领域的数值模拟，包括焊接过程的温度场和应力模拟。
三、研究方法本研究采用ANSYS软件，对焊接过程中的温度场和应力进行数值模拟。
首先，建立焊接过程的有限元模型，包括材料属性、热源模型、边界条件等。
其次，利用ANSYS的热分析模块，对焊接过程中的温度场进行模拟，分析温度分布和变化规律。
最后，利用ANSYS的结构分析模块，对焊接过程中的应力进行模拟，分析应力的分布和变化规律。
四、结果与讨论1. 温度场模拟结果通过ANSYS的热分析模块，我们得到了焊接过程中的温度场分布。
结果表明，在焊接过程中，焊缝处的温度最高，随着距离焊缝的远离，温度逐渐降低。
此外，我们还发现在焊接过程中，温度分布呈现出明显的非线性特征，这与实际焊接过程中的情况相符。
2. 应力模拟结果在得到温度场分布的基础上，我们进一步利用ANSYS的结构分析模块对焊接过程中的应力进行模拟。
结果表明，在焊接过程中，焊缝处由于高温产生的热应力较大。
此外，由于焊接过程中材料的热膨胀和收缩不均匀，还会产生残余应力。
这些应力对焊接件的性能和寿命具有重要影响。
《2024年基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》范文
《基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究》篇一一、引言随着制造业和工业自动化技术的飞速发展，焊接技术已经成为一种关键的加工手段，被广泛应用于机械、船舶、航空和汽车等领域。
焊接过程中的温度场和应力分布直接影响焊接质量和性能。
因此，通过数值模拟研究焊接过程中的温度场和应力分布具有重要意义。
本文利用ANSYS软件对焊接过程进行数值模拟，分析温度场和应力的变化规律，为优化焊接工艺和提高焊接质量提供理论依据。
二、ANSYS在焊接模拟中的应用ANSYS是一款广泛应用于工程领域的有限元分析软件，具有强大的热-结构耦合分析能力。
在焊接模拟中，ANSYS可以通过建立三维模型、设定材料属性、加载边界条件等方式，对焊接过程中的温度场和应力进行数值模拟。
通过ANSYS软件，我们可以更加直观地了解焊接过程中的温度分布和应力变化，为优化焊接工艺提供理论支持。
三、焊接温度场的数值模拟研究（一）模型建立与材料属性设定在ANSYS中建立焊接过程的有限元模型，设定材料属性，包括热导率、比热容、热膨胀系数等。
根据实际焊接工艺，设定加热速度、焊接速度、电流等工艺参数。
（二）温度场模拟与结果分析在设定的边界条件下，模拟焊接过程中的温度场变化。
通过分析温度场的分布规律，可以得出焊接过程中各部位的加热速度、峰值温度等信息。
结合实际工艺参数，可以优化焊接工艺，提高焊接质量和效率。
四、焊接应力的数值模拟研究（一）模型建立与材料属性设定与温度场模拟类似，在ANSYS中建立焊接过程的有限元模型，并设定材料属性。
考虑到焊接过程中的热-结构耦合效应，需要设定材料的热弹塑性本构关系。
（二）应力模拟与结果分析在模拟过程中，考虑热-结构耦合效应，分析焊接过程中的应力分布和变化规律。
通过分析应力场的分布、大小和变化趋势，可以得出焊接过程中各部位的应力状态和变形情况。
结合实际工艺参数和应力分布规律，可以优化焊接工艺，减少焊接过程中的残余应力和变形。
五、结论本文利用ANSYS软件对焊接过程中的温度场和应力进行了数值模拟研究。
基于ANSYS软件的异种高强钢焊接接头温度场和应力场的模拟
基于ANSYS软件的异种高强钢焊接接头温度场和应力场的模拟基于ANSYS软件的异种高强钢焊接接头温度场和应力场的模拟摘要：随着工业发展，异种高强钢焊接接头在工程结构中的应用越来越广泛。
为了研究焊接过程中接头的温度场和应力场分布情况，本文利用ANSYS软件进行模拟分析。
通过建立三维焊接模型，对不同焊接条件下的接头温度和应力进行了模拟计算，结果表明，在不同的焊接过程参数下，接头的温度分布和应力分布均有所差异。
该研究有助于优化焊接参数和改善接头的焊接质量。
1. 引言异种高强钢焊接接头由于其高强度和耐腐蚀性，在汽车、船舶等工程结构中得到了广泛的应用。
焊接过程中温度和应力的分布情况对接头的性能和寿命具有重要影响。
因此，对焊接过程中接头的温度场和应力场进行模拟分析，对于优化焊接参数和改善接头的焊接质量具有重要意义。
2. 方法本研究利用ANSYS软件进行异种高强钢焊接接头的温度场和应力场的模拟。
首先，根据焊接接头的几何形状和尺寸，建立三维的焊接模型。
然后，根据焊接过程的工艺参数和材料特性，设置相应的边界条件和材料模型。
最后，利用ANSYS软件对不同焊接条件下的接头温度和应力进行模拟计算。
3. 结果与分析通过模拟计算，得到了不同焊接条件下接头的温度分布和应力分布。
在不同的焊接过程参数下，接头的温度分布和应力分布均有所差异。
例如，在焊接电流增大的情况下，接头的温度分布更加均匀，而在焊接速度增大的情况下，接头的应力分布更加均匀。
此外，焊接过程中的冷却速率也会对接头的温度和应力产生影响。
4. 讨论与展望本研究对异种高强钢焊接接头的温度场和应力场进行了模拟分析，得到了接头在不同焊接参数下的温度和应力分布。
然而，由于模拟分析的复杂性和计算资源的限制，本研究仅考虑了一些典型的焊接参数和条件。
进一步的研究可以探讨更多的焊接参数和条件对接头性能的影响，以及其他因素对接头性能的影响，如焊接速度、热输入等等。
5. 结论本研究利用ANSYS软件对异种高强钢焊接接头的温度场和应力场进行了模拟分析。
基于ANSYS焊接变形有限元数值模拟分析
1.4x10-5
1.3x10-5
1.2x10-5
0
1000
温度(℃)
图 2 Hast X 材料的线膨胀系数随温度的变化曲线图
2 有限元模型的建立
内环与马鞍焊接组件是薄壁件，在长度和厚度方面比例相差较大。生成节点和单元的网 格划分过程包括三个步骤：(1)定义单元属性；2)定义网格生成控制；3)生成网格。为保证计 算精度和提高计算速度，将其划分成非均匀的网格，在焊缝处局部进行网格加密处理，内环 与马鞍焊接组件网格化图见图3。有限元模型选用8节点的三维实体单元，共划分10194个节 点，34503个网格单元。
图 4 施加热载荷图
通过模拟分析，可以看出，焊接过程中，焊接温度的分布比较集中，主要分布在焊接热 源附近，最高温度值为1792℃，温度的实测值为1765℃可见温度场的数值模拟结果还是比较 准确的。而温度场的准确模拟是进一步计算焊接应力与变形的基础。研究还发现焊缝附近存
在比较大的温度梯度，而经典的焊接结构理论表明，比较大的温度梯度会使结构在焊接完成 后在焊缝内部及其附近区域产生比较大的残余塑性应变，进而由于结构的协调作用而产生比 较大的焊接残余变形，影响结构的使用及装配[4]。
基于 ANSYS 焊接变形有限元数值模拟分析
曹勇, 潘宝山
（沈阳黎明发动机有限责任公司）
摘要：环形薄壁焊接结构在生产实践中有着广泛的应用。在现行工艺条件下统计火焰筒衬套组件焊接变 形的基本规律。并采用有限元分析软件 ANSYS 模拟火焰筒衬套组件焊接过程，模拟了马鞍与内环 焊接过程的温度场及变形情况；模拟结果表明：径向的最大变形为 0.494mm，而在其对应的 180 °处变形为 0.756mm。通过理论计算在内环与马鞍焊接后径向最大的变形为 1.25mm，与实际焊后 测量结果相符合。总结模拟变形规律，为控制焊接变形的措施提供理论依据。
基于ANSYS的熔化极弧焊温度场三维数值模拟
向建立局部坐标系， 则在该坐标系下， 双椭圆高斯
热源模型（图 １）可表达为：
"
$ $
３ｆｆ
Ｑ
$
$ $ $
!ａ１
ｂ
ｑ（ｘ，ｙ）＝
$ #
ｅｘｐ（－
２
３ｘ
２
ａ１
－
２
３ｙ
２
ｂ
）
$
$ $ $
３ｆｒ
Ｑ
$ $ $
"ａ２
ｂ
%
ｅｘｐ（－２３ｘ源自２ａ２－２
３ｙ
２
ｂ
）
ｘ≥０ （１）
ｘ＜０
其中： Ｑ 为热源有效功率（ Ｗ） ；ｑ（ｘ，ｙ）为工件表面热
ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒ ｅｎｔ ｗｅｌｄｉｎｇ ｃｕｒ ｒ ｅｎｔ
焊接参数
熔滴热源圆柱体尺寸
电流 送丝速度 熔滴半径 熔滴速率 半径 高度 熔滴热焓密度 序号 ／ Ａ ／ （ｍｍ·ｓ－１） ／ ｍｍ ／ （ｃｍ·ｓ－１） ／ ｍｍ ／ ｍｍ ／ （１０９ Ｗ·ｍ－３）
１ １４０ １２．５
２．０
２００８ 年 ３ 月
３ｆｆ ｑ (ａ１ｂ
０
ｂ ０
０
ａ１
－ｂ
－ ａ２
焊接方向
图１ 双椭圆高斯模型 Ｆｉｇ．１ Ｄｏｕｂｌｅ ｅｌｌｉｐｓｅ Ｇａｕｓｓ ｍｏｄｅｌ
ｆｆ ／ａ１＝ｆｒ ／ａ２
（３）
１．２ 熔滴热量分布模型
熔滴带入的热量在熔池中的分布一直是学者
们关心的问题。孙俊生等认为， 在熔滴的冲击下，
丝 半 径 ， ｍ； ｖ′为 送 丝 速 度 ， ｍ／ｓ； " 焊 丝 为 焊 丝 密 度 ， ｋｇ／ｍ３； ｃ 焊丝为焊丝比热容， Ｊ／（ ｋｇ·Ｋ） ； Ｔ 熔滴为熔滴平
焊接温度场和应力场的数值模拟
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沈阳工业大学硕士学位论文焊接温度场和应力场的数值模拟姓名：王长利申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：董晓强 20050310沈阳工业大学硕士学位论文摘要焊接是一个涉及电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程。
焊接现象包括焊接时的电磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力和变形等。
一旦能够实现对各种焊接现象的计算机模拟，我们就可以通过计算机系统来确定焊接各种结构和材料的最佳设计、最佳工艺方法和焊接参数。
本文在总结前人的工作基础上系统地论述了焊接过程的有限元分析理论，并结合数值计算的方法，对焊接过程产生的温度场、应力场进行了实时动态模拟研究，提出了基于ＡＮＳＹＳ软件为平台的焊接温度场和应力场的模拟分析方法，并针对平板堆焊问题进行了实例计算，而且计算结果与传统结果和理论值相吻合。
本文研究的主要内容包括：在计算过程中材料性能随温度变化而变化，属于材料非线性问题；选用高斯函数分布的热源模型，利用函数功能实现热源的移动。
建立了焊接瞬态温度分布数学模型，解决了焊接热源移动的数学模拟问题；通过改变单元属性的方法，解决材料的熔化、凝固问题；对焊缝金属的熔化和凝固进行了有效模拟，解决了进行热应力计算收敛困难或不收敛的问题；对焊接过程产生的应力进行了实时动态模拟，利用本文模拟分析方法，可以对焊接过程的热应力及残余应力进行预测。
本文建立了可行的三维焊接温度场、应力场的动态模拟分析方法，为优化焊接结构工艺和焊接规范参数，提供了理论依据和指导。
关键词：焊接，数值模拟，有限元，温度场，应力场沈阳工业大学硕士学位论文ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｗｅｌｄｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄＡｂｓｔｒａｃｔＷｅｌｄｉｎｇｉｓａｃｏｍｐｌｉｃａｔｅｄｐｈｙｓｉｃｏｃｈｅｍｉｃａ／ｐｒｏｃｅｓｓｗｌｆｉｅｈｉｎｖｏｌｖｅｓｉｎｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｓｍ，Ｍａｔｔｒａｎｓｆｅｒｒｉｎｇ，ｍｅｔａｌｍｅｌｔｉｎｇａｎｄｆｒｅｅｚｉｎｇ，ｐｈａｓｅ?ｃｈａｎｇｅｗｅｌｄｉｎｇＳＯｓｔｒｅｓｓａｎｄｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄｏｎ，Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｇｅｔｈｉｇｈｑｕａｆｉｔｙｗｅｌｄｉｎｇｓｔｍｃｔｔｌｒｅ，ｔｈｅｓｅｆａｃｔｏｒｓｈａｖｅｔｏｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ．Ｉｆｃａｎｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｂｅｓｉｍｕｌａｔｅｄｗｉｔｈｃｏｍｐｕｔｅｒ，ｔｈｅｂｅｓｔｄｅｓｉｇｎ，ｐｍｃｅｄｕｒｅｍｅｔｈｏｄａｎｄｏｐｔｉｍｕｍｗｅｌｄｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｃａｎｂｅｏｂｔａｉｎｅｄ．ＢａｓｅｄＯｉｌｓｕｍｍｉｎｇｕｐｏｔｈｅｒ’Ｓｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ，ｅｍｐｌｏｙｉｎｇｎｕｍｅｒｉｃａｌｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓｙｓｔｅｍｉｃａｌｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌ删ｓｙｓｔｅｍｏｆｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｂｙｒｅａｌｉｚｉｎｇｔｈｅ３Ｄｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｗｅｌｄｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄａｎｄｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ，ｔｈｅｎｕｓｅｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｂｏａｒｄｓｕｒｆａｃｉｎｇｂｙＦＥＭｓｏｆｔＡＮＳＹＳ．Ａｔｔｈｅｔｈｅｏｒｙｒｅｓｕｌｔ．ｓａｍｅｔｉｍｅ．ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔａｃｃｏｒｄｓｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔａｎｄＴｈｅｍａｉｎｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｔｈｅｐａｐｅｒａｒｅａｓｆｏｌｌｏｗｉｎｇ：ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｎｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｓａｍａｔｅｒｉａｌｎｏｎｌｉｎｅａｒｐｒｏｃｅｄｕｒｅｔｈａｔｔｈｅｍａｔｅｒｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｃｈａｎｇｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆＧａｕｓｓａｓｗｉｔｈｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ；ｃｈｏｏｓｅｈｅａｔｓｏｕｒｃｅｍｏｄｅｌ．ｕｓｅｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｃｏｍｍａｎｄｔｏａｐｐｌｙｌｏａｄｏｆｍｏｖｉｎｇｈｅａｔＳ０１２Ｉｅ－２．ＡｍａｔｈｅｍａｔｉｃｍｏｄｅｌｏｆｔｒａｎｓｉｅｎｔｔｈｅｒｍａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｗｅｌｄｉｎｇｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｍｏｖｉｎｇｏｆｔｈｅｈｅａｔｓｏＢｒｃｅ．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｍｅｓｈｓｉｚｅ，ｗｅｌｄｉｎｇｓｐｅｅｄ，ｗｅｌｄｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｒａｄｉｕｓｅｌｅｃｔｒｉｃａｒｃｏｎｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄａ比ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｆｕｓｉｏｎａｎｄｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｍａｔｅｒｉａｌｈａｓｂｅｅｎｓｏｌｖｅｄｂｙｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｅｌｅｍｅｎｔｍａｔｅｒｉａｌ．Ｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｏｒｔｈｅｕｎ—ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｏｆｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｓｌＴｅｓｓｉｓｓｏｌｖｅｄ；ｔｈｒｏｕｇｈｒｅａｌ－ｔｉｍｅｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｔｒｅｓｓｐｒｏｄｕｃｅｄｉｎｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｅｔｈｅｒｍａｌｓｔｒｅｓｓａｎｄｒｅｓｉｄｕａｌＳｌｌ℃ＳＳｉｎｗｅｌｄｉｎｇｃａｎｂｅｐｒｅｄｉｃｔｅｄｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｆｅａｓｉｂｌｅｓｌＩｅｓｓｄｙｎ黜ｆｉｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｎ３Ｄｗｅｌｄｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ，ｏｎｆｉｅｌｄｈａｄｂｅｅｎｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｏｒｙｆｏｕｎｄａｔｉｏｎａｎｄｉｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．ＫＥＹＷＯＲＤ：Ｗｅｌｄｉｎｇ，ＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ，Ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔ，Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄ，Ｓｔｒｅｓｓｆｉｅｌｄ．２．独创性说明本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
ANSYS计算温度场及应力场
基于ANSYS有限元软件实现施工温控仿真的主要技术（1）研究方法和分析流程本次计算利用ANSYS软件来进行象鼻岭碾压混凝土拱坝全过程温控仿真计算分析。
具体分析流程如下：1）收集资料：包括工程气象水文资料、大坝体型、热力学参数、工程进度、施工措施、防洪度汛和蓄水等。
2）整理分析资料：参数拟合、分析建模方法。
3）建模：采用ANSYS软件进行建模，划分网格。
4）编写计算批处理程序：根据资料结合模型编写计算温度场的ANSYS批处理程序。
5）检查计算批处理程序：首先检查语句，然后导入计算模型检查所加荷载效果。
6）计算温度：使用ANSYS软件温度计算模块进行计算。
7）分析温度结果：主要分析各时刻的温度场分布和典型温度特征值。
8）应力计算建模：模型结构尺寸与温度分析模型相同，需要改变把温度分析材料参数改为应力分析材料参数。
9）计算应力：使用ANSYS软件温度应力计算模块和自编的二次开发软件进行计算。
10）分析应力结果：主要分析应力场分布和典型应力特征值。
11）编写报告：对计算流程和结果实施进行提炼总结，提出可行的温控指标和措施。
（2）前处理1）建模方法选择。
有限元建模一般有两种方法：一种为通过点线面几何拓扑的方法建模，这种建模方法精确，但是比较费时。
对于较大规模的建模任务花费时间太多。
另一种为通过其他软件导入，如CAD，通过在其他软件中建模，然后输出为ANSYS 可以识别的文件类型，再导入ANSYS中完成建模过程，这种建模方式精度较直接建模的精度要稍低一些，但是由于要求建模的模型已经在CAD软件中完成了初步建模，可以直接拿来稍作处理即可应用，时间花费较少。
本计算选用从CAD 软件导入ANSYS中来建立模型。
2）建模范围。
建模范围可以分为全坝段建模和单坝段建模，全坝段建模可以全面反映整个坝体的温度和应力情况，但是建模难度高、计算量大；单坝段建模建模难度小，计算量也相对较小，一般情况下单坝段建模即可满足要求。
3）施工模拟层厚。
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基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究
基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究
摘要：本文通过使用ANSYS仿真软件，针对焊接过程中的温度场和应力进行了数值模拟研究。
首先，对焊接过程进行了理论分析，分析了焊接过程中的热传导、热传递和热辐射等因素对焊接温度场的影响。
然后，利用ANSYS软件对三维焊接模型进行了建模，并对焊接过程进行了数值模拟，得到了焊接过程中的温度场和应力分布。
最后，通过对模拟结果的分析和讨论，总结了焊接温度场和应力分布的特点，并提出了一些改进措施，以提高焊接过程的质量和效率。
一、引言
焊接作为常用的结合工艺，广泛应用于制造业和建筑业等领域。
在焊接过程中，温度场和应力分布的研究对于保证焊接接头的质量和可靠性非常重要。
传统的试验方法需要大量的时间和成本，而且难以观察到焊接过程中的内部情况。
因此，使用数值模拟方法对焊接过程进行研究具有重要意义。
二、焊接温度场的理论分析
焊接过程中的温度场受到多种因素的影响，包括热传导、热传递和热辐射等。
热传导是由于焊接电弧产生的热量在焊缝和近场区域内的传递。
热传递是由于焊接电弧产生的热量在远场区域内的传递。
热辐射是由于高温熔池表面辐射的热量在焊接过程中的传递。
在理论分析中，需要考虑这些因素对温度场的影响，并建立相应的数学模型。
三、焊接温度场的数值模拟
为了研究焊接过程中的温度场，我们使用ANSYS软件对三维焊接模型进行建模，并对焊接过程进行数值模拟。
首先，我们需
要确定焊接材料的物理参数和边界条件。
然后，我们建立焊接模型，并进行网格划分。
接下来，我们通过设置焊接电弧的功率和时间来模拟焊接过程。
最后，我们得到了焊接过程中的温度场分布。
四、焊接应力场的理论分析
焊接过程中的应力分布受到多种因素的影响，包括热应力、冷却应力和残余应力等。
热应力是由于焊接过程中的温度差异引起的，冷却应力是由于焊接材料的收缩引起的，残余应力是由于焊接材料的变形引起的。
在理论分析中，需要考虑这些因素对应力场的影响，并建立相应的数学模型。
五、焊接应力场的数值模拟
为了研究焊接过程中的应力分布，我们使用ANSYS软件对三维焊接模型进行建模，并对焊接过程进行数值模拟。
首先，我们需要确定焊接材料的力学参数和边界条件。
然后，我们建立焊接模型，并进行网格划分。
接下来，我们通过设置焊接电弧的功率和时间来模拟焊接过程。
最后，我们得到了焊接过程中的应力分布。
六、结果分析与讨论
通过对焊接过程中的温度场和应力场的模拟结果进行分析和讨论，我们发现焊接温度场和应力分布具有一定的规律性。
在焊接过程开始时，温度场呈现出一个中心高温区域，随着时间的推移，高温区域逐渐扩散，并且呈现出一个较为稳定的分布。
在焊接过程中，应力分布呈现出一个中心拉伸区域和周围压缩区域的特点。
通过进一步研究，我们还发现了影响焊接温度场和应力分布的影响因素，并提出了一些改进措施。
七、结论
本文通过使用ANSYS仿真软件，针对焊接过程中的温度场和应
力进行了数值模拟研究。
通过对模拟结果的分析和讨论，我们得到了焊接温度场和应力分布的特点，并提出了一些改进措施。
这些研究成果对于指导焊接工艺的优化和焊接接头的质量控制具有重要意义。
未来，我们还可以通过进一步的研究，探索更为准确和高效的数值模拟方法，以提高焊接过程的质量和效率。
八、
焊接是一种常见的加工工艺，用于连接不同金属部件。
在焊接过程中，高温和热应力会对材料产生影响，进而影响焊接接头的强度和质量。
因此，了解和控制焊接过程中的温度场和应力分布对于提高焊接接头的质量至关重要。
在本文中，我们使用了ANSYS仿真软件对焊接过程进行了数值模拟研究。
首先，我们确定了焊接材料的力学参数和边界条件。
力学参数包括材料的弹性模量、泊松比和热膨胀系数等，边界条件包括焊接电弧的功率和时间。
接下来，我们建立了焊接模型，并进行了网格划分。
网格划分对于数值模拟的精确性至关重要，因为它能够影响模拟结果的准确性和计算速度。
我们通过选择适当的网格密度和类型来确保模拟的准确性。
然后，我们使用ANSYS仿真软件设置焊接电弧的功率和时间来模拟焊接过程。
通过调整电弧功率和时间，我们可以模拟出不同焊接条件下的温度场和应力分布。
模拟结果显示，在焊接过程开始时，温度场呈现出一个中心高温区域，随着时间的推移，高温区域逐渐扩散，并且呈现出一个较为稳定的分布。
在焊接过程中，应力分布呈现出一个中心拉伸区域和周围压缩区域的特点。
通过进一步分析和讨论焊接过程中的温度场和应力分布，
我们发现了影响焊接温度场和应力分布的一些因素。
首先，焊接电弧的功率和时间对温度场和应力分布的影响较大。
增加电弧功率和时间可以增加热输入，从而提高焊接接头的强度。
然而，过高的电弧功率和时间也会导致过高的温度和热应力，从而降低接头的质量。
其次，焊接材料的热传导性对温度分布的均匀性有很大影响。
热传导性越高，焊接接头的温度均匀性越好。
根据我们的模拟结果，我们提出了一些改进措施。
首先，在焊接过程中，应合理控制电弧功率和时间，以确保焊接接头的质量。
其次，可以通过优化焊接材料的力学参数来改善焊接接头的强度和质量。
最后，可以通过改变焊接过程中的边界条件，如预热温度和冷却速率，来控制焊接接头的温度场和应力分布。
总结起来，本文通过使用ANSYS仿真软件对焊接过程进行了数值模拟研究，并分析了焊接温度场和应力分布的特点及其影响因素。
我们提出了一些改进措施，以指导焊接工艺的优化和焊接接头的质量控制。
未来，我们还可以通过进一步的研究，探索更为准确和高效的数值模拟方法，以提高焊接过程的质量和效率
根据我们对焊接过程中温度场和应力分布的数值模拟研究，我们得出了以下结论。
首先，焊接电弧的功率和时间对温度场和应力分布有显著影响。
增加电弧功率和时间可以提高焊接接头的强度，但过高的电弧功率和时间会导致过高的温度和热应力，从而降低接头的质量。
因此，在焊接过程中，我们需要合理控制电弧功率和时间，以确保焊接接头的质量。
其次，焊接材料的热传导性对温度分布的均匀性有很大影响。
热传导性越高，焊接接头的温度均匀性越好。
因此，在选择焊接材料时，我们可以优先选择具有较高热传导性的材料，以改善焊接接头的质量。
根据我们的模拟结果，我们提出了一些改进措施来优化焊接过程和提高焊接接头的质量。
首先，合理控制电弧功率和时间，以确保焊接接头的质量。
这可以通过根据具体情况进行实际试验和调整来实现。
其次，可以通过优化焊接材料的力学参数来改善焊接接头的强度和质量。
例如，选择具有较高强度和较低热膨胀系数的材料可以有效减少焊接接头的应力和变形。
最后，可以通过改变焊接过程中的边界条件，如预热温度和冷却速率，来控制焊接接头的温度场和应力分布。
预热可以提高接头的热均匀性和强度，而适当的冷却可以减少应力和变形。
综上所述，通过数值模拟分析焊接过程中的温度场和应力分布，我们可以了解焊接过程中的关键因素和其对接头质量的影响。
在实际应用中，我们可以根据这些结果来优化焊接工艺，提高焊接接头的质量和可靠性。
未来的研究可以进一步探索更为准确和高效的数值模拟方法，以提高焊接过程的质量和效率。