基于ANSYS WORKBENCH的缝焊建模及其实质

christy

随着结构设计工作的复杂化，用简单的结构件进行焊接以形成复杂的结构，已经成为结构设计的一个发展趋势。而如何对焊接件进行强度分析，则成为CAE工程师急需解决的一个问题。

该例子的结构如下。两块厚度为10mm的100*100板件，现在其搭接处进行缝焊。为了揭示ANSYS WORKBENCH对于缝焊的建模细节，这里故意把这两块板的距离拉大到10mm,以便于观察焊接建模的细节。
首先在DESIGNMODELER中创建两块板件如下图。


然后使用point的创建功能

对于创建的点，使用如下的细节视图设置。

上图中设置了点焊模式，并设置基于焊点数目来创建缝焊，并且设置下面平板的上平面为基面，其左边为导向边，而在距离该导向边5mm的直线上布置焊点。焊点数目有8个。而焊接的另外一个物体就是上面的平板。
生成焊点以后得到的焊点分布如下图。

从该图中可以看到下板上平面的焊点分布。而上面板的下平面则对应分布着焊点如下图。

可以看到，这些焊点与上面的焊点是一一对应的。
进入mechanical,可以看到它已经自动识别了8对焊点，其中的一对焊点在下面图的右边部分指出。

进行十分粗糙的网格划分，设置单元尺寸为20mm,目的是考察ANSYS WORKBENCH是如何对待焊点的。
从下图中可以看到，在焊点出现的地方，ANSYS实际上是布置了硬点，在这些地方必须产生节点，而后形成了其它的单元。

为了进一步考察ANSYS所使用的单元，把该模型导入到finite element modeler中如下图。

在finite element modeler中单击write solver file，即写出建模文件为test.inp


然后进入到经典界面中，导入该文件

下面是用单元模式查看的结果。可以看到，焊接是通过一些线性单元来模拟的。

进一步只显示焊接单元如下图。令人惊讶的是，ANSYS用了很多单元来模拟一对焊点如下图。那么这些单元到底是什么单元呢？

查看ANSYS的单元库，原来使用的是BEAM188.

该单元的截面是圆形，半径是10mm左右。

进一步查看上面的焊点单元如下图。可以看到，对于19号节点（其中一个焊点），ANSYS创建了很多BAEM188单元与之相连接，从而来模拟焊接。

如果用户对于ANSYS自动创建的焊接模型不满意，可以自己在这里设置其截面参数，材料类型等等，进行更加精细的控制。