你不知道的ABAQUS焊接分析

Roderick

焊接是通过加热、加压，或两者并用，使同性或异性两工件产生原子间结合的加工工艺和连接技术。随着工业的不断发展焊接已成为现代工业非常重要的加工工艺。

Abaqus广泛应用于焊接的各个方面，可以解决进行焊接过程中的焊接过程中温度场的计算、被焊工件应力应变计算、被焊工件变形分析、焊缝疲劳性能分析、焊接接头残余应力分析、焊接接头微裂纹分析、焊接接头氢扩散分析等。针对焊接的多物理场过程，abaqus提供了强大的热固耦合分析功能，提供了83种隐式和显式完全耦合单元，为用户提供了极大的便利以及强大的功能。Abaqus中提供丰富的用户子程序接口，包括：非均布载荷子程序（DLOAD），热源子程序（DFLUX），接触面摩擦行为子程序（FRIC）等。用户可以根据热源的具体参数采用FORTRAN建立热源子程序，在计算过程中直接通过子程序接口（DFLUX）调用。对于焊接过程中的热传导问题，Abaqus还提供了强大的散热（Film Condition）和热辐射(Radiation)功能。

• 熔焊

  
  

选用隐式求解器Abaqus/Standard进行顺序耦合热固分析，先进行温度场的计算，再根据温度历史来计算被工件的残余应力和变形。

• 压焊

  
  

压焊过程通常是一个涉及到接触，热传导，大塑性应变的复杂过程。在用Abaqus进行仿真计算时选用显式求解器Abaqus/Explicit来进行分析，采用热力耦合的动态分析步（DynamicTemperature-displacement Explicit），进行完全热力耦合分析。

• 搅拌摩擦焊

  
  

对温度场和流场进行模拟。仿真过程中将搅拌工具设为刚体，并采用ALE的方法用材料的运动来代替，搅拌工具的移动，以避免过大的网格畸变。

• 钎焊

  
  

钎焊过程在焊缝处极易产生应力集中，焊缝周围的残余应力成为钎焊的一个重要关注对象。Abaqus提供丰富热载荷形式，有面形热流（Surface heat flux）,体型热流(Body heat flux)，和集中热流(Concentrated heat flux)，同时还可以要根据焊接过程中的实际加热情况建立场变量（DiscreteFields和 Analytical Fields）和热载荷构建恰当的热源模型。

• 多层多道焊接

  
  

    多层多道焊的模拟涉及到金属的逐步填充问题。Abaqus提供强大的“生死单元”（ModelChange）技术，可以用来模拟焊料的逐步填充过程。焊接热源通过假设焊缝所在单元具有内部热生成模型，内部热生成以热生成强度来表示，即将有效的焊接热输入量换算成每道焊缝单元在单位体积，单位时间内的热生成强度供给热能，当所有焊接热能都加到焊缝上后，内部热停止生成。

• 薄板对中焊

  
  

采用高斯移动热源模型模拟薄板对焊中的变形问题。

来源：有限元在线  FEAonline