學術干貨| sysweld 焊接教程之VE有限元模型建立

00stone 7年前 (2016-07-04) 5364瀏覽

FEA Model Generation ??? 有限元模型的構建

尺寸：該有限元模型由6mm厚的基板panel和3mm厚的筋板bar及其間的一道圓角焊接接頭組成，基板和筋板在焊前有5mm的間隙。
材料：S355J2G3

T型接頭弧焊：速度（V=33.310mm/sec),能量/單位長度(Energy/Unit length):280J/mm 復件學術干貨ARC焊接208

Final FEA model

Basic 2D Surface Creation 基礎2D面的創建

在Visual-MESH 7.5中新建文檔File> New
在Views工具條上選擇X-Z面以在此面上創建基礎面。（若在工具條上無此按鈕，則點擊Views工具條右端的下拉按鈕，勾選上相應按鈕，則其會顯示在工具條上，去除勾選則不顯示）
菜單Node > By XYZ, Locate… [或按?F8]（輸入坐標創建節點）.
Method為XYZ, 在原點處（0,0,0）創建節點，Start?ID為1?(即節點起始ID編號為1，后續節點ID會自動+1)
在屏幕中輸入的坐標處出現洋紅色的節點，點擊Apply確定該節點的創建(在console窗可見該節點的創建信息).
接下來輸入坐標（0,0,6），點擊Apply創建節點2.
輸入坐標（3,0,6），點擊Apply創建節點3
輸入坐標（5,0,6），點擊Apply創建節點4
輸入坐標（10,0,6），點擊Apply創建節點5
關閉By XYZ, Locate…?對話框
若要顯示節點ID號，在屏幕中框選所有節點，點擊工具條上按鈕“Display ID” （顯示ID）。而后可點擊按鈕“Hide all displayed IDs”關閉ID顯示
菜單2D > Sweep (Drag) （掃掠創建2D面）

復件學術干貨ARC焊接 (8)

對話框下拉列表分別為“Linear Points”（直線點）, “Vector”（方向矢量）and “Surf Only”（僅面）設置?Part ID?為1。
選擇節點1和2作為直線點，按中鍵確定選擇(或點擊屏幕右端的綠色箭頭)。
彈出Vector Definition（矢量定義）對話框，選擇“2/3 Points”項，依次選擇節點2和節點3，點擊?OK.，確定沿節點2到節點3掃掠

復件學術干貨ARC焊接 (9) ? ? ? ? ? ? ?? 復件學術干貨ARC焊接 (10)

點擊Apply創建面.
更改下拉列表“Linear Points”（直線點）為?“Multiple Curves”（多線），選擇剛創建面的左邊界，中鍵確定。
依次選擇節點3和4，中鍵確定沿節點3到節點4掃掠。
保持Part ID為1，點擊Apply創建第二個面。
對于第三個面，選擇剛創建面的左邊界，中鍵確定。
依次選擇節點4和5，中鍵確定沿節點4到節點5掃掠。
保持Part ID為1，點擊Apply完成第三個面的創建。
關閉Sweep對話框

復件學術干貨ARC焊接 (11)

First three surfaces in Part 1

接下來創建基板面的節點
菜單Node > By XYZ, Locate…（輸入坐標創建節點）.
輸入坐標（0,0,6.5），點擊Apply 創建節點6
輸入坐標（3,0,6.5），點擊Apply 創建節點7
輸入坐標（3,0,8），點擊Apply 創建節點8
輸入坐標（3,0,12），點擊Apply 創建節點9
關閉By XYZ, Locate… 對話框
顯示節點ID號，以便后續按節點號選擇
菜單2D > Sweep (Drag) （掃掠創建2D面）
對話框下拉列表分別為“Linear Points”（直線點）, “Vector”（方向矢量）and “Surf Only”（僅面）設置?Part ID?為2。
選擇節點6和7作為直線點，按中鍵確定選擇。
彈出Vector Definition（矢量定義）對話框，選擇“2/3 Points”項，依次選擇節點7和節點8，點擊?OK.，確定沿節點7到節點8掃掠
點擊Apply創建面，該面為基板和筋板間的5mm的間隙。
更改“Linear Points”（直線點）為?“Multiple Curves”（多線），選擇剛創建面的上邊界，中鍵確定。
依次選擇節點8和9，中鍵確定沿節點8到節點9掃掠。
點擊Apply創建第二個面
關閉?Sweep對話框

復件學術干貨ARC焊接 (12)

All six rectangular surfaces in Part 1

?菜單?Node > By XYZ, Locate…（輸入坐標創建節點）.
輸入坐標（5,0,6），點擊Apply 創建節點10
輸入坐標（5,0,6.5），點擊Apply 創建節點11
為創建表示焊接材料的三角形面，菜單2D > Blend (Spline)（混成生成2D面）
對話框下拉列表分別為“Linear Points”（直線點）, “Primary Only”, and “Surf Only”（僅面），設置?Part ID?為3。
依次選擇節點3和節點10，中鍵確定。
依次選擇節點6和節點11，中鍵確定，點擊Apply生成三角面。
依次選擇節點3和節點4，中鍵確定。依次選擇節點6和節點7，中鍵確定，點擊Apply生成三角面

Blend to create triangular surface

關閉Blend對話框
點工具按鈕“Hide ID”??隱藏所有節點的ID號
曲面應自動縫合（stitch），, but if every line in the object is red follow through with the next two steps.
菜單Surface > Cleanup?（曲面清理），選擇?“Stitch”（縫合）項，由CTRL+A或劃選選擇所有面
點擊Check（檢查），而后?Apply，關閉對話框

復件學術干貨ARC焊接 (15)

Seven surfaces stitched into one surface

Meshing 網格劃分

點擊Display Mode工具條上的按鈕，將面的顯示模式設為Flat Wireframe（平面線框）模式。
菜單2D > Topo Mesh（2D面Topo網格劃分）
將在整個面上自動生成面拓撲
Element size（網格邊長）設為5，點擊Set to All（即設定全局網格邊長）.
勾選“Edge Handles”，更改各邊單元數如下圖所示?。為改變邊單元數，點擊框中數字上下拖動調整。

復件學術干貨ARC焊接 (17)

Topology of the 2D surface

在Topo Mesh 對話框的Method頁，單元選項Element Options更改為“Quad”（四邊形）?和?“Linear”（線性），Method方法更改為?Best”，勾選Auto Seed Adjust（自動調節種子點）.

在ID 頁，Part ID設為11，點擊?Mesh All Surfaces（所有面網格劃分）.

復件學術干貨ARC焊接 (19)

關閉Topo Mesh?對話框

復件學術干貨ARC焊接 (20)

Extrusion 拉伸

點擊View工具條上的按鈕，將顯示視角改為等軸測
菜單3D > Sweep (Drag)（掃掠創建3D）.
筋板，中鍵確定
在下拉列表中選擇“Vector”（方向矢量），彈出?Vector Definition（方向矢量定義）對話框
選擇“Global Axis”（全局坐標），選擇?Y axis（沿Y軸拉伸），點擊OK.
在Sweep – 3D對話框中設置拉伸距離?distance為?48?mm

復件學術干貨ARC焊接 (22)

點擊Mesh，彈出Mesh – 3D 對話框
更改 of Layers層數為16，Part ID為21，點擊?Mesh和OK，。同樣拉伸基板和角焊接接頭，Part ID分為?22,23
關閉Sweep?對話框

復件學術干貨ARC焊接 (23)

Extrude Part 1 to create 3D elements

Extension Surfaces 延伸面

更改顯示模式為Flat and Wireframe .
菜單2D > Sweep (Drag)，更改設置為“Smooth Points”（光順點）, “SurfOnly”（僅面）?和?“Vector”（方向矢量）. 更改Part ID為12 ，Distance（掃掠距離）為?62
選擇如下圖所示的筋板邊界的兩節點，中鍵確定
在Vector Definition（方向矢量定義）對話框中，選擇?“Global Axis”項，選擇?X axis，按OK.
按Apply創建新面
更改Part ID為?13，Distance為36，選擇如下圖所示的基板邊界的兩節點，中鍵確定
在Vector Definition對話框, 選擇Z axis，按OK.
按Apply?創建新面，關閉對話框。

復件學術干貨ARC焊接 (25)

Create second extension surface (part of the panel)

菜單2D > Topo ?Mesh，選擇Part 12和13的面。
單元邊長Element Size設為2，在Method頁，選擇“Map”項，Element option為?“Quad”（四邊形）, 勾除“Auto Seed Adjust” （不自動調整種子點）
Part12兩側的單元邊數為20，Part13兩側的單元邊數為12，如下圖所示。
在Edge?頁，Biasing（偏置）類型?Type設為?“Linear”（線性），偏置因子Factor為2
點擊Bias Edge，選擇所有單元邊數為20和12的邊
在靠近熱影響區Heat Affected Zone (HAZ)的節點應該更密，遠離熱影響區的節點更稀疏。若不是這樣，可通過反向偏置Flip來達到此目的，如下圖所示。