本示例展示如何使用ANSYS软件模拟和分析固定TIG(钨极气体保护焊)焊接过程中的热影响及结构变形。通过精确建模,可以优化焊接工艺参数,确保焊接质量和效率。
ANSYS固定TIG焊接的例子采用固定高斯热源进行TIG焊接,最高温度为4500°C。使用数组加载,并将热源加载在surf152上。
首先设置单位系统:
```
UNITS, SI !国际制 (m, kg, s, K)
```
定义材料性能的温度表:
```plaintext
et, 1, solid70
ET, 2, SURF152
KEYOPT, 2, 8, 1
MPTEMP , 1 , 27 , 127 ,327 ,527 ,727 !定义材料在不同温度下的性能
```
接下来设置密度、热传导系数和比热:
```plaintext
MPDATA,DENS,MNUM,1,7920,7890,7810,7730, 7640 !KG/m^3 定义各温度下的密度
MPDATA,KXX ,MNUM ,1 ,16.0 ,16.5 ,19.0 ,22.5 ,25.7 !W/(m·K)定义X方向的热传导系数
MPDATA, Kyy,MNUM, 1, 16.0, 16.5, 19.0, 22.5, 25.7 !Y 方向上的热导率
MPDATA,Kzz ,MNUM ,1 ,16.0 ,16.5 ,19.0 ,22.5 ,25.7 !Z方向的热传导系数
```
继续定义比热和对流换热:
```plaintext
MPTEMP, 1, 293, 773,873,973,4500
MPDATA,C,mnum,1,496.964 ,592.004 ,653 ,628 ,903.95 !J/(kg·K) 比热容
```
接下来是建模部分:
```plaintext
rh = 3e-3
alength=50e-3
bwidth=25e-3
hheight=4e-3
block,0 , alength, 0,rh, 0,hheight !创建两个块体,一个用于金属板,另一个用于胶水
VGLUE,1,2
esizel = 0.001
b1num=rh/esizel
b2num=bwidth/(3*esizel)
a1num=alength/esizel
hnum=hheight/esizel
lesize ,7,,, a1num,-1/a1rito
```
设置网格大小:
```plaintext
LESIZE, 5,, , b2rito
LESIZE, 6,, , hrito
VMESH, all
ASEL,S,LOC,Z,hheight
NSLA,S,1
NSEL,R,LOC,Y,0,rh
TYPE,2
ESURFALLSNUMCMP,AREA
```
定义高斯热源:
```plaintext
pi=acos(-1)
U = 15
I = 60
ef = 0.85
qmax=(3*PI*U*I)/(4*eff)
rh = sqrt(2*qmax/(3*pi*u*i))
```
加载和设置边界条件及初始条件:
```plaintext
/solut
UNIF,293
ESEL,s , TYPE,,2
SFE,all ,,HFLUX, , %flux2%
Allsasel, all
asel,u,,, 3,4
sfa,all,,conv,-1,293
allsantype,tr
strnopt,fu
time = 5
autos=1 !打开自动时间步长计算
deltim,,,,1
kbc ,1 !逐步加载
timint,on !开启积分时间
tintp,,,,1!设置theta为0.5
outres,all,all !输出每个子步骤的结果
solve
```