网格尺寸对双椭球热源模型作用下焊接温度场计算的影响

文中以Q345E薄板对接焊焊接过程为研究对象,基于双椭球功率密度分布体热源模型,利用ABAQUS有限元软件建立其1/2模型,通过数值模拟研究了不同网格尺寸对焊接温度场的计算精度和计算效率的影响,结合数值积分计算,分析比较了不同网格尺寸下,理论热输入与实际热输入的差别,提出了适宜的网格尺寸.计算结果表明,随着网格尺寸的不断减小,收敛时间变长,CPU计算时间变长,焊接温度场的最高温度、焊接熔池的宽度和深度减小;当网格尺寸减小至双椭球功率密度分布热源深度方向长度的1/2时,理论热输入与实际热输入偏差较小,得到的焊接温度场最高温度、焊接熔池宽度和深度也趋于恒定.     

捕获溶质扩散层边界法优化二维枝晶生长的相场法模拟

在枝晶生长相场法模拟中,提出了捕获溶质扩散层边界法进行算法的优化。即不必每一步对计算区域内所有网格进行计算,以通过减少计算循环次数来节省模拟计算时间。在二维网格x和y方向上捕获离晶体中心最远溶质扩散层边界,计算时只对边界范围以内的网格进行计算。通过该方法可减少相场模型的计算时间,模拟二维枝晶生长的形貌和溶质场分布与优化前基本一致。     

平板焊接有限元分析过渡型网格自动生成技术分析

为了很好的完成自编程焊接有限元模拟仿真,需要高精度网格模型. 采用过渡性网格实现对焊缝区、热影响区、母材区的非均匀网格划分,来保证焊接有限元模拟中的精度及效率的常用. 利用前沿推进的二维网格划分策略,结合多层次扫掠法拉伸的三维网格生成方法,构建了一种适用于焊接有限元模拟的网格自动划分方法. 在充分研究焊接有限元计算的网格划分特点的基础上,制定了焊接接头区过渡算法并编制了相应的图像绘制程序. 经计算测试表明,该种多层扫掠结构能有效保证两个方向过渡,提高网格过渡效率.     

板料成形模拟坯料网格尺寸的控制

建立方盒拉深件有限元模型,用不同的坯料板厚、网格尺寸进行成形模拟计算,讨论了坯料网格尺寸对计算精度的影响;提出了合适的坯料网格尺寸的确定原则及其定量标准.     

渗碳问题有限元模拟收敛性分析

采用Laplace变换法对一维渗碳问题进行了理论求解,在此基础上使用SYSWORLD有限元分析软件进行了渗碳问题有限元模拟收敛性分析。本文用DH表示渗碳影响距离。结果表明,对于一维渗碳问题,以理论解为参考,网格尺寸小于DH/3时,模拟计算值较精确;对于二维渗碳问题,四边形网格的计算精度较三角形网格高些,网格尺寸应小于DH/4;三维渗碳模拟时,网格尺寸应小于DH/5。     

热点应力有限元分析的主要影响因素

用热点应力方法评定焊接结构的疲劳强度获得了越来越广泛的应用。在热点应力方法中，有限元分析是至关重要的。热点应力的外推方法、有限元网格尺寸大小是影响计算精度的主要因素。文中对三点弯焊接接头进行了有限元计算，比较分析了由不同外推方法和有限元网格划分得到的热点应力，说明了网格尺寸对热点应力有较大的影响，在网格划分时要考虑单元类型的影响。外推方法对热点应力的影响不是很大，一般情况下可用两点线性外推。     

板料网格模型对薄板成形仿真计算结果的影响分析

本文以薄板冲压成形仿真中板料有限元网格模型为对象 ,研究了板料网格大小对仿真计算精度和计算效率的影响。以方形盒成形为例 ,分析了几种不同板料网格划分方案的仿真结果 ,并与 NUMISHEET 93的实验数据进行了对比 ,给出了进行薄板成形仿真时板料有限元网格模型的一般划分原则。并将结果应用于桑塔纳轿车车顶的成形仿真分析 ,实践证明本文所给出的这些建模原则是切实可行的。     

基于变网格技术的枝晶组织数值模拟研究

针对元胞自动机(CA)模型采用均匀网格技术进行凝固组织模拟过程中存在计算效率较低等问题,提出了一种在固/液界面上划分细网格、在其他部分采用较大网格的变网格方法,对该模型进行改进,同时初步探讨了二维CA模型采用不同界面过渡带和粗网格系数等变网格参数时的模拟情况。研究结果表明,与均匀网格模拟相比,变网格技术可显著提高CA模型的计算效率,效率提高近60%,随着界面过渡带和粗网格系数的增加,计算精度提高。     

爆炸焊接过程中复板运动位移的数值模拟

采用非线性动力有限元法建立了复合板在爆炸焊接过程中的有限元计算模型,对复合板运动状态进行了模拟和分析.利用有限元软件的网格划分功能建立了5/41mill×3850min×6650mm钛/钢复合板模型,实现了对复板运动过程的三维有限元模拟.实验研究了不同间隙条件下复板运动过程的位移云图,并通过对实验结果进行比较与分析后,确定当间隙高度为8min时,爆炸焊接后复板上各点的最终位移都达到了8mm,复合板结合率为100%.该研究为大面积钛钢复合板的爆炸焊接工艺参数的制定提供了依据.     

薄壁手柄拉深毛坯尺寸计算与强度校核的有限元分析

介绍了根据旋转体拉深件毛坯尺寸计算方法,建立了薄壁手柄拉深毛坯尺寸计算的数学模型,并根据建立的数学模型编制了薄壁手柄拉深毛坯尺寸计算的计算器;还叙述了在有限元分析软件中,建立了薄壁手柄模型,经过定义材料属性、划分网格、加载、计算等步骤得到应力云图,由应力云图可知薄壁手柄在使用过程中满足强度要求,使用时安全可靠。     

不同接触分析方法对计算精度影响的MARC有限元分析

基于商用分析软件MARC,建立了内部受静压力的两层圆形钢筒有限元模型,研究了不同接触分析方法对计算精度的影响规律.结果表明:两接触体的单元密度一致时,解析分析法和离散分析法均可以有效地进行接触分析,达到求解所需的计算精度;在接触体表面密度不一致情况下,解析分析法可以消除离散分析法边界描述不精确导致的误差,提高计算精度.在此基础上,开展了某模锻压机液压缸在液压力作用下球面垫的应力分析,证明了解析分析方法的使用可以有效地提高计算精度,研究工作为解决两接触体因尺寸差异大,难以保证网格划分一致时的接触分析提供了一种有效的求解方法.     

一种基于STL文件的铸件表面三角网格生成算法

提出了一种基于STL模型的铸件表面三角网格生成算法。将STL模型划分为多个子区域,并将子区域的边界映射到二维平面生成网格,再将二维网格反映射回三维曲面,最后拼接各个子区域网格生成一个完整的曲面网格。利用基于k-d树的最近邻查找算法对反映射过程进行改进,降低了反映射的时间复杂度,整体提高了网格生成效率。铸件算例表明,算法生成的网格质量良好。     

数值模拟和实验研究Ti6Al4V合金激光熔透焊接残余应力

采用热-弹塑性三维有限元法研究激光熔透焊接Ti6Al4V合金的残余应力,并采用小孔法测量焊接残余应力以和计算结果进行比较.有限元计算时,建立了以焊缝形貌尺寸为参数的统一锥形热源模型来模拟不同热输入时的焊接温度场,并讨论了边界条件和有限元网格大小的确定.研究结果表明:采用焊缝轮廓尺寸作为热源参数能准确模拟焊缝横截面轮廓;钛合金激光熔透焊接的纵向残余应力分布梯度陡;在焊件表面和内部残余应力分布趋势不同,采用小孔法测量的残余应力分布和计算的焊接件内部残余应力分布相似.     

基于有限元方法Ti-50A筒形件拉深成形过程研究

通过对Ti-50A板材拉深过程的数值模拟,研究了参数选择与状态控制的基本途径,建立了对拉深过程进行数值模拟所用的几何模型.选择了壳单元为离散模型,采用映射网格划分技术对几何模型进行了网格划分,并对板料拉深数值模拟过程采用了自适应网格划分.针对Ti-50A钛合金给出了合适的材料本构模型.解决了加载、边界约束及求解过程当中最佳的时间和步长问题.利用接触理论和经典的库仑摩擦定律处理了模拟过程当中板坯与模具的接触与摩擦问题,最终完整地建立了符合实际的Ti-50A拉深成形过程数值模拟的有限元模型.通过有限元模拟与实际情况对比,验证了所提出的技术方案.     

金属塑性成形有限元六面体网格自动划分

六面体网格具有计算精度高、网格数量少等特点 ,是工程三维有限元分析一种重要网格。本文提出了一种基于栅格的六面体网格自动划分方法 ,它首先采用栅格法生成核心网格 ,然后把核心网格与模型边界拟合 ,为克服由于边界拟合造成的表面网格质量下降 ,采用包络表面网格的方法生成零厚度表层网格 ,通过表面网格平滑和内部节点位置平滑处理 ,最终生成具有较高质量的全六面体网格。网格划分实例说明 :该法具有原理简单 ,算法可靠 ,编程方便 ,划分网格质量高等特点。最后还对该算法进行了讨论。     

连铸圆坯非均匀传热/凝固行为的无网格计算方法

基于移动最小二乘近似和变分原理,推导并建立了基于无网格Galerkin (EFG)法的连铸圆坯二维横截面传热/凝固计算模型。以实测结晶器热流为边界条件,模拟分析了圆坯的非均匀凝固行为,重点讨论了节点布置和支持域尺寸等影响无网格模型适用性和计算精度的关键问题。结果表明,建立的EFG模型在节点布置上十分灵活,提出的直角坐标系下的"同心圆"式节点布置方案,可以很好地处理圆坯曲线边界及坯壳凝固界面推进的问题。在支持域尺寸为平均节点间距的1.7倍时,均匀和随机2种节点布置方式下,模型都达到了较高的计算精度。研究结果证实了EFG模型应用于铸坯非均匀传热、凝固计算的可行性和正确性,在凝固界面追踪中体现出显著优势,为后续铸坯传热-力学行为耦合和裂纹预测的研究提供了基础。     

动力响应下三维地下隧洞计算范围的探讨

在进行三维地下隧洞地震响应数值模拟研究时,不同的计算范围会对计算结果产生很大的影响。本文应用了大型有限元软件ANSYS,对某水工隧洞的外围山体计算范围进行了探讨,在假设边界条件为刚性的前提下,通过分析不同计算范围的结果得出:当洞侧范围达到10倍洞宽、洞底厚度达到1倍洞高时,即可认为模型的边界范围合理。     

复杂铸造工艺装配体有限元网格划分关键技术研究

铸造CAE技术是预测铸造缺陷、改进铸造工艺的有效方法,但其应用推广仍受到有限元网格划分技术的制约,许多复杂铸造工艺因为无法顺利地生成出合格的有限元网格而不能进行铸造CAE计算分析。本文提出了一种适用于任意复杂铸造工艺的有限元网格生成方法,并详述其中用到的关键技术和方法,包括隐式曲面几何描述方法、有限元网格尺寸智能化计算方法,以及有限元网格自动生成和网格质量优化方法。基于此算法,开发了有限元四面体网格划分前处理模块,能够为复杂铸造工艺的几何模型一键生成合格有限元网格,为铸造CAE技术的进一步推广和应用提供重要的技术保障。     

不锈钢焊接温度场的三维数值模拟

分别详细分析了焊接热源的三种计算模型即高斯热源模型、双椭圆高斯热源模型及双椭球热源模型的数学表达式与物理特点。利用三维有限元网格划分技术，对工件进行网格划分，并采用网格自适应技术对焊缝金属的网格进行自动加密与生成，为缩短焊接过程数值模拟时间创造了条件。在此基础上又对其中两种焊接热源模型所建立的温度场进行了计算，得到了不锈钢SUS310材料温度场的分布规律，研究了各种参数对温度场分布的影响，并与工艺试验结果进行了比较，提出了适合三维有限元分析的最佳焊接热源模型。     

拼焊顺序对升船机承船厢结构稳定性的影响分析

升船机承船厢作为一种重要的船舶通航建筑，具有焊接加工难度高和结构复杂度高的特点。为了增强升船机承船厢的整体结构稳定性，需研究承船厢结构稳定性与拼焊顺序之间的关系。首先，对承船厢的断面结构展开分析，并建立升船机承船厢的有限元模型；然后，利用Hypermesh前处理软件对承船厢有限元模型实施网格划分处理，并设定了有限元模型的边界约束条件；最后，设计8种升船机承船厢拼焊顺序方案，模拟不同方案后，在有限元软件Ansys Workbench中分析升船机承船厢结构的稳定性。