课程设计基于sysweld软件的T型接头焊接仿真模拟Word文档格式.doc
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1.1创建Points…………………………………………………………………1
1.2由Points生成Lines………………………………………………………1
1.3由Lines生成Edges………………………………………………………2
1.4由Edges生成Domains……………………………………………………2
1.5离散化操作…………………………………………………………………3
1.6划分2D网格………………………………………………………………5
1.7生成Volumes………………………………………………………………6
1.8离散Volumes………………………………………………………………8
1.9生成体网格………………………………………………………………10
1.10划分换热面………………………………………………………………11
1.11划分1D网格………………………………………………………………12
1.12合并节点…………………………………………………………………13
1.13保存模型…………………………………………………………………14
1.14组的定义操作……………………………………………………………15
1.15保存………………………………………………………………………17
1.16小结………………………………………………………………………17
2、焊接热源校核
2.1网格的建立………………………………………………………………18
2.2材料的导入及定义………………………………………………………20
2.3热源过程参数的定义……………………………………………………20
2.4求解………………………………………………………………………21
2.5热源显示…………………………………………………………………21
2.6修改参数…………………………………………………………………22
2.7热源校核…………………………………………………………………22
2.8检查显示结果……………………………………………………………23
2.9保存函数…………………………………………………………………24
2.10热源查看…………………………………………………………………24
2.11保存热源…………………………………………………………………25
2.12小结………………………………………………………………………25
3、焊接模拟向导设置
3.1材料的导入………………………………………………………………26
3.2热源的导入………………………………………………………………26
3.3材料的定义………………………………………………………………27
3.4焊接过程的定义…………………………………………………………27
3.5热交换的定义……………………………………………………………28
3.6约束条件的定义…………………………………………………………28
3.7焊接过程求解定义………………………………………………………28
3.8冷却过程求解定义………………………………………………………29
3.9检查………………………………………………………………………29
3.10小结………………………………………………………………………31
4、后处理与结果显示分析
4.1计算求解…………………………………………………………………32
4.2导入后处理文件…………………………………………………………32
4.3结果显示与分析…………………………………………………………33
4.4小结………………………………………………………………………36
1.1创建Points
根据所设计T型接头模型的规格,选定原点,然后分别计算出各节点的坐标,按照Geom./Mesh.→geometry→point步骤,建立以下13个点:
P1(-25,0,-10)、P2(7,0,-10)、P3(10,0,-10)、P4(13,0,-10)、P5(35,0,-10)、P6(35,0,0)、P7(10,0,0)、P8(10,0,30)、P9(0,0,30)、P10(0,0,3)、P11(-1.5,0,1.5)、P12(-3,0,0)、P13(-25,0,0)如下图所示:
1.2由Points生成Lines
按照Geom./Mesh.→geometry→1Dentities步骤,按照一定的方向性将各点连接成如下图所示的Lines:
1.3由Lines生成Edges
按照Geom./Mesh.→geometry→EDGE步骤,点击选择各边,依次生成如下图所示各Edges:
1.4由Edges生成Domains
按照Geom./Mesh.→geometry→Domains步骤,依次生成如下六个Domains:
1.5离散化操作
离散化操作是针对由Points所生成的Lines而言,由于除了有这些点生成的线以外,软件本身也会自动产生一些辅助的线条,为了方便清晰地对所生成的主要线条进行选取及其他操作,可以通过“隐藏→显示”处理,只显示如下图所示的十八条线:
通过以下操作为后面的离散操作做好准备:
→
通过Meshing→Definition→Discretisation启动离散化操作界面,将L2、L4、L8、L10四条线均匀离散成3段,将其他十四条线非均匀离散,离散单元数为5,系数为3.5。
离散后的线条显示如下图所示:
1.6划分2D网格
通过“隐藏→显示”处理,只显示Domains。
操作步骤:
Meshing→Generation→Surface→Regular→byDomains选择所有的Domains进行网格划分。
划分后的2D网格显示如下图所示:
1.7生成Volumes
要生成Volumes,首先应该创建一个参考点,此参考点由T型接头的长度决定。
这里应该建立点P38(-1.5,60,1.5),如下图:
再通过显示处理,显示基点P11,如下图:
通过Geometry→Volumes→Translation操作,选中所有的Domains,将其从P11拉到P38(这里应该先点击P11,再点击P38,否则,将反向生成Volumes),即可得到六个Volumes,显示如下图所示:
1.8离散Volumes
要划分体网格,首先应该将各Volumes在长度方向上划分,由于在长度方向上,各点对应温度不变,所以可以将长度方向上的Volumes等间距划分,即均匀离散,这里将其均匀离散为60段,操作过程显示如下图:
通过“隐藏→显示”处理,只显示Volumes:
Meshing→Definition→Discretisation弹出离散操作界面,选中所有需要进行离散的Volumes,设置离散单元数为60:
离散后的结果如下:
1.9生成体网格
按照Meshing→generation→volumes→geometrical→regular→propagation的操作步骤,打开体网格划分操作界面,在已经离散的4个volume里生成网格,
最终生成的体网格如下图所示:
1.10划分换热面
首先通过“隐藏→显示”处理,只显示所有的domains,如下:
通过meshing→generation→surface→regular→bydomain操作,打开面网格划分操作界面,选中图中所有Domain,点击OK完成面网格划分,
划分后的换热面如下所示:
1.11划分1D网格
焊接线、焊接参考线以及需要约束的线都需要进行1D网格化分,这里由于没有约束条件,只需要划分焊接线L65和焊接参考线L64即可。
通过“隐藏→显示”处理,只显示lines,如下:
按照meshing→generation→1D操作,打开1D网格化分操作界面,对焊接线和参考线进行划分,若前面操作正确,这里应该是L65和L64。
划分后这两条线变为红色。
1.12合并节点
在Transformation的子菜单下点击Sticking,点击OK确认系统默认的参数设置,即可合并操作过程中产生的重复节点,使模型干净。
由于只合并了重复节点,图中没有明显变化
合并节点后显示如下:
1.13保存模型
为了需要,这里需要将模型保存为.MOS和.TIT两种格式,其中,.MOS格式用于修改模型,.TIT格式用于定义组。
保存模型,可以选择默认保存路径,也可以根据情况自定保存路径,但须保证保存路径为全英文路径,否则软件将无法识别。
保存时,须在文件名称后面加上格式种类。
.MOS格式保存如下:
保存.TIT和.ASC格式文件时,文件名前加前缀HSF-DATA,切文件名为0-9999之间的数字。
.TIT格式模型保存如下:
1.14定义组操作
SYSWELD所有的定义都以组的形式进行。
根据需要,这里将定义九个组:
ALL——整体实体网格ADD——焊缝
BASE——母材及热影响区HEAT——换热面
WEL——焊接线REFL——焊接参考线
SE——焊接起始单元SN——焊接起始节点
EN——焊接结束节点
定义之前,应按照以下操作,启动焊接向导模块:
按照以下操作打开定义组操作界面,如下图所示:
点击create,弹出如下定义组对话框,输入组名→选择类型和范围→选择需要定义的元素→点击ok,即完成一个定义。
按照此操作可依次完成以下定义:
ALL→V1、V2、V3、V4、V5、V6;
ADD→V2、V3;
BASE→V1、V4、V6;
HEAT→所有domains;
WEL→L65;
REFL→L64;
SE→1386113921;
SN→6055;
EN→38223817。
定义完以后可以在以下窗口中查看定义好的九个组:
1.15保存
为了需要,需要将定义好的模型保存为.TIT和.ASC两种格式,其中,.TIT格式用于修改组,.ASC格式用于数值模拟计算。
保存方式同上一个.TIT格式文件的保存。
1.16小结
对于模型建立必须选择合适的点线面和体,尤其是网格划分要准确,操作步骤合理,不可跳步而行。
生成线时,应注意线的方向,否则会对离散和网格划分产生不可修复的影响。
离散也要根据所使用计算机的性能,如果内存比较大,计算速度较快,则可以将离散单元数设置较大,反之应该设置较小,否则划分网格或者计算时将出现软件无法继续运行的现象。
在定义生成组时,选择点和线要精准,使模型干净,为后面的焊接数值模拟创造良好的条件。
操作过程中应该及时检查,及时发现错误并改正,避免一错到底。
2.1网格的建立
进入焊接向导模块,并启动热源校核操作界面如下:
选择T型接头模型,依次选择各参数,输入数值,依次点击Replace给参数赋值,最后保存,最终生成2D网格:
和2D网格的建立一样,通过以下操作选择T型接头模型,定义个参数的数值,最后生成3D网格如下图所示:
2.2材料的导入及定义
选中heatinputfitting,将操作界面从网格建立界面切换到热输入界面。
在点击materialDB——load——welding.mat,从材料库中加载焊接材料。
然后在焊接材料中选择需要的材料,分别对焊缝、母材即热影响区的热性能材料进行定义,如下图所示:
2.3热源过程参数的定义
这一步也相当重要,它将决定焊缝的宽度和熔深,若在后面的操作中发现焊缝不理想,可以返回到这一步重新进行参数设定。
这里选择双椭球模型作为焊接热源,输入热源名称方便以后查找使用,然后定义双椭球模型的相关尺寸和椭球热流密度,再输入总能量数值,点击add将个参数赋予给热源。
2.4求解
在求解界面输入焊接速度和焊接环境的初始温度,点击ok即可计算求解:
2.5热源显示
选中框中唯一的热性能函数,输入焊接时间为12秒,焊缝相数为1相,焊缝焊接道数为1,即单道焊接。
通过以上操作,热源显示如下图所示:
2.6修改参数
若热源不合适,可返回过程参数定义界面进行修改直到满足要求。
2.7热源校核
在Plot和Solve界面里,分别输入焊接材料熔点和结束温度,输入焊接速度和焊接初始温度,然后点击ok,进行计算。
计算结束后显示如下图所示温度场:
2.8检查显示结果
(1)显示温度场云纹图如下:
(2)显示温度场等温面
(3)显示横截面图
2.9保存函数
重新回到Heatinputfitting界面,选中已经设定好的热源,点击save进行保存:
2.10热源查看
在Heatinputfitting界面点击founctionDB——seecontent,弹出如下对话框,在其中即可查看自己所定义的热源:
2.11保存热源
点击founctionDB以后弹出的对话框里有一项为saveas,单击此项,在弹出的对话框里命名该热源,附加文件格式为.fct,点击ok即可进行保存,为后面的计算做热源准备。
2.12小结
这样热源就调好了,并保存在了函数数据库中,我们可以方便的进行调用。
同理:
我们也可以利用热源校核工具对搭接接头以及对接接头热源模型进行校核。
这里是十分重要的一步,是仿真实验的重点。
通过不断的反复的实验查看,得到理想的焊缝时的参数即为理想的焊接参数,可以在实际中进行使用。
3.1材料的导入
首先读入原先保存的.ASC文件,确认当前操作界面在“焊接向导”模块并启动焊接向导设置界面。
给该焊接过程输入一个名字,方便以后调用,点击materialDB——load,加载焊接材料,如下图所示:
3.2热源的导入
在焊接向导界面,点击founctionDB——load,加载在上一模块中已经定义好并已经保存的热源文件,如下图所示:
3.3材料的定义
在材料性能界面,通过在已经加载的焊接材料库中选择合适的焊接材料,分别对焊缝,整体,以及母材和热影响区的热性能材料和机械性能材料进行定义,如下图所示:
3.4焊接过程的定义
根据提示,对一下对话框中的信息一一作出定义,如下图:
3.5热交换的定义
对所有换热面进行热交换定义,选择热交换方式为空冷,温度为20摄氏度,点击add进行添加,如下图:
3.6约束条件的定义
约束条件的定义是模拟应力场的基础。
如果有对焊件的约束条件(如受力情况),就可以进行设置。
步骤:
单击Clampingconditions按钮,系统弹出约束条件对话框,在弹出的对话框里对已知的约束条件进行约束即可。
如果没有约束条件,这一步可以不做。
3.7焊接过程求解定义
通过此操作可以输入焊接结束时间,选择焊接热性能和机械性能求解文件,如下图所示:
3.8冷却过程求解定
冷却过程的定义与焊接过程的定义差不多,区别在于过程的命名不一样,在冷却过程中需要设置冷却时间,这个时间即为仿真模拟的计算时间——场的模拟时长,若冷却时间越长,则计算时间越长,仿真者可以根据自己的实际情况进行设置。
这里设置冷却时间为200秒。
3.9检查
对前面的定义进行检查,没有错误方可继续操作。
操作步骤如下所示:
检查材料如下图所示:
检查热交换如下图所示:
检查焊接线如下图所示:
能量计算检查如下图所示,选中框中可选择的热源,输入计算时间和组名,点击计算进行热源的计算,进行能量检查,
计算的结果,可以再软件的操作界面的命令行里进行查看,如下图所示:
3.10小结
焊接向导设置是焊接过程中最重要的一环,只有进行正确的设置,才能看到最终的模拟结果.
同时SYSWELD焊接向导菜单的科学排列可以方便我们对每个参数进行必要设置。
4.1计算求解
点击weldingadvisor——solve,弹出以下界面,分别加载前面已经定义好的焊接求解过程函数和冷却过程函数,进行求解计算,这两个过程根据网格的复杂程度不同,所用的时间会有所不同,但一般情况下这两个过程会耗费很长的时间,操作者需要耐心等待。
焊接过程求解如下图所示:
冷却过程求解如下图所示:
4.2导入后处理文件
进行焊接过程热性能后处理,同理可导入机械性能后处理文件以及冷却过程后处理文件进行后处理。
操作步骤如下:
Weldingadvisor——display,在弹出的对话框中选择需要的后处理文件,进行后处理。
这里选择了热性能后处理文件,代号为1000,如下图所示:
4.3结果显示与分析
计算完成以后,会弹出下面的对话框,选择时间和所需查看的结果类型(如温度场、晶粒尺寸、相变等),即可进行结果的显示,并能根据结果进行分析:
显示某一时间步长的温度场,操作如下图所示:
显示所有时间步长的动态温度场操作如下图:
显示剪切面温度场操作如下图:
显示熔池凝固区如下:
显示温度曲线如下:
显示其他类型曲线如下:
改变时间步长,可以显示不同步长的曲线。
显示如下:
4.4小结
导入计算文件以及后处理文件,等待计算完毕,通过选择设置显示不同类型结果,就可以得到不同曲线,而且可以对曲线进行设置,从而对焊接各方面内容进行分析。
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- 关 键 词:
- 课程设计 基于 sysweld 软件 接头 焊接 仿真 模拟