请问金属基复合材料的残余应力如何模拟计算

linqiang

这个问题其实已经不是特别困难的了,已经有好多文章发表出来,但是由于我是初学者因此好多文章看不懂,特地在这里请教高手如何计算.这里有一篇文章,如果有看懂的就告诉我他是如何计算的?多谢了.

AaronSpark

　　!下面的命令流进行的是一个简单的二维焊接分析, 利用ANSYS单元生死和热-结构耦合分析功能进

　　!行焊接过程仿真, 计算焊接过程中的温度分布和应力分布以及冷却后的焊缝残余应力。

　　/title,Weld Analysis by "Element Birth and Death"

　　/prep7

　　/unit,si ! 采用国际单位制

　　!

　　et,1,13,4 ! 13号二维耦合单元, 同时具有温度和位移自由度

　　et,2,13,4

　　!

　　! 1号材料是钢

　　! 2号材料是铝

　　! 3号材料是铜

　　! 铝是本次分析中的焊料, 它将钢结构部分和铜结构部分焊接起来

　　! 下面是在几个温度点下, 各材料的弹性模量

　　mptemp,1,20,500,1000,1500,2000

　　mpdata,ex,1,1,1.93e11,1.50e11,0.70e11,0.10e11,0.01e11

　　mpdata,ex,2,1,1.02e11,0.50e11,0.08e11,0.001e11,0.0001e11

　　mpdata,ex,3,1,1.17e11,0.90e11,0.30e11,0.05e11,0.005e11

　　!

　　! 假设各材料都是双线性随动硬化弹塑性本构关系

　　! 下面是各材料在各温度点下的屈服应力和屈服后的弹性模量

　　tb,bkin,1,5

　　tbtemp,20,1

　　tbdata,1,1200e6,0.193e11

　　tbtemp,500,2

　　tbdata,1, 933e6,0.150e11

　　tbtemp,1000,3

　　tbdata,1, 435e6,0.070e11

　　tbtemp,1500,4

　　tbdata,1, 70e6,0.010e11

　　tbtemp,2000,5

　　tbdata,1, 7e6,0.001e11

　　!

　　tb,bkin,2,5

　　tbtemp,20,1

　　tbdata,1,800e6,0.102e11

　　tbtemp,500,2

　　tbdata,1,400e6,0.050e11

　　tbtemp,1000,3

　　tbdata,1, 70e6,0.008e11

　　tbtemp,1500,4

　　tbdata,1, 1e6,0.0001e11

　　tbtemp,2000,5

　　tbdata,1,0.1e6,0.00001e11

　　!

　　tb,bkin,3,5

　　tbtemp,20,1

　　tbdata,1,900e6,0.117e11

　　tbtemp,500,2

　　tbdata,1,700e6,0.090e11

　　tbtemp,1000,3

　　tbdata,1,230e6,0.030e11

　　tbtemp,1500,4

　　tbdata,1, 40e6,0.005e11

　　tbtemp,2000,5

　　tbdata,1, 4e6,0.0005e11

　　!

　　! 材料密度(假设为常值)

　　mp,dens,1,8030

　　mp,dens,2,4850

　　mp,dens,3,8900

　　! 热膨胀系数(假设为常值)

　　mp,alpx,1,1.78e-5

　　mp,alpx,2,9.36e-6

　　mp,alpx,3,1.66e-5

　　! 泊松比(假设为常值)

　　mp,nuxy,1,0.29

　　mp,nuxy,2,0.30

　　mp,nuxy,3,0.30

　　! 热传导系数(假设为常值)

　　mp,kxx,1,16.3

　　mp,kxx,2,7.44

　　mp,kxx,3,393

　　! 比热(假设为常值)

　　mp,c,1,502

　　mp,c,2,544

　　mp,c,3,385

　　! 热膨胀系数(假设为常值)

　　! 由于该13号单元还有磁自由度, 此处假设一磁特性, 但并不影响我们所关心的结果

　　mp,murx,1,1

　　mp,murx,2,1

　　mp,murx,3,1

　　! 假设焊料(铝)焊上去后的初始温度是1500℃

　　mp,reft,1,20

　　mp,reft,2,1500

　　mp,reft,3,20

　　!

　　! 下面建立几何模型

　　csys,0

　　k,1,0,0,0

　　k,2,0.5,0,0

　　k,3,1,0,0

　　k,4,0,0.3,0

　　k,5,0.35,0.3,0

　　k,6,0.65,0.3,0

　　k,7,1,0.3,0

　　a,1,2,5,4

　　a,2,6,5

　　a,2,3,7,6

　　! 划分单元

　　esize,0.025

　　type,2

　　mat,2

　　amesh,2

　　esize,0.05

　　type,1

　　mat,1

　　amesh,1

　　mat,3

　　amesh,3

　　eplot

　　!

　　/solu

　　antype,4 ! 瞬态分析

　　trnopt,full

　　!

　　! 在模型的左边界加位移约束

　　nsel,all

　　*get,minx,node,,mnloc,x

　　nsel,s,loc,x,minx

　　d,all,ux,0

　　*get,miny,node,,mnloc,y

　　nsel,r,loc,y,miny

　　d,all,uy,0

　　!

　　! 假设在模型的左右边界处温度始终保持在20℃, 其它边界条件如对流、辐射等都可

　　! 施加，此处因只是示意而已，故只施加恒温边界条件。

　　nsel,all

　　*get,minx,node,,mnloc,x

　　nsel,s,loc,x,minx

　　d,all,temp,20

　　nsel,all

　　*get,maxx,node,,mxloc,x

　　nsel,s,loc,x,maxx

　　d,all,temp,20

　　!

　　! 由于第二个面是焊料所在区域，因此，首先将该区域的单元"死"掉

　　nna=2

　　esel,all

　　*get,emax,elem,,num,max

　　asel,s,area,,nna

　　esla

　　*get,nse,elem,,count

　　*dim,ne,,nse

　　*dim,nex,,nse

　　*dim,ney,,nse

　　*dim,neorder,,nse

　　mine=0

　　! 下面的DO循环用于将焊料区的单元按其形心Y坐标排序，以便后面

　　! 模拟焊料由下向上逐步"生长"的过程

　　*do,i1,1,nse

　　esel,u,elem,,mine

　　*get,nse1,elem,,count

　　ii=0

　　*do,i,1,emax

　　*if,esel(i),eq,1,then

　　ii=ii+1

　　ne(ii)=i

　　*endif

　　*enddo

　　*do,i,1,nse1

　　*get,ney(i),elem,ne(i),cent,y

　　*get,nex(i),elem,ne(i),cent,x

　　*enddo

　　miny=1e20

　　minx=1e20

　　*do,i,1,nse1

　　*if,ney(i),lt,miny,then

　　miny=ney(i)

　　minx=nex(i)

　　mine=ne(i)

　　*else

　　*if,ney(i),eq,miny,then

　　*if,nex(i),lt,minx,then

　　miny=ney(i)

　　minx=nex(i)

　　mine=ne(i)

　　*endif

　　*endif

　　*endif

　　*enddo

　　neorder(i1)=mine

　　*enddo

　　!

　　max_tem=1500 ! 按照前面假设，焊料的初始温度为1500℃

　　dt1=1e-3 ! 用于建立初始条件的一个很小的时间段

　　dt=5 ! 焊接一个单元所需的时间

　　t=0 ! 起始时间

　　esel,all

　　eplot

　　/auto,1

　　/replot

　　*do,i,1,nse

　　ekill,neorder(i)

　　esel,s,live

　　eplot

　　*enddo

　　allsel,all

　　outres,all,all

　　ic,all,temp,20

　　kbc,1

　　timint,0,struct

　　timint,1,therm

　　timint,0,mag

　　tintp,0.005,,,1,0.5,0.2

　　!

　　!

　　nsub1=2

　　nsub2=40

　　*do,i,1,nse

　　ealive,neorder(i)

　　esel,s,live

　　eplot

　　esel,all

　　! 下面的求解用于建立温度的初始条件

　　t=t+dt1

　　time,t

　　nsubst,1

　　*do,j,1,4

　　d,nelem(neorder(i),j),temp,max_tem

　　*enddo

　　solve

　　! 下面的求解用于保证初始的升温速度为零

　　t=t+dt1

　　time,t

　　solve

　　! 下面的步骤用于求解温度分布

　　*do,j,1,4

　　ddele,nelem(neorder(i),j),temp

　　*enddo

　　t=t+dt-2*dt1

　　time,t

　　nsubst,nsub1

　　solve

　　*enddo

　　t=t+50000

　　time,t

　　nsubst,nsub2

　　solve

　　finish

　　/post1

　　! 下面的一系列命令用于生成应力的动画文件

　　/seg,dele

　　/cont,1,15,0,1200e6/16,1200e6

　　/dscale,1,1.0

　　avprin,0,0

　　avres,1

　　/seg,multi,stress,0.1

　　esel,all

　　*do,i,1,nse

　　esel,u,elem,,neorder(i)

　　*enddo

　　*do,i,1,nse

　　esel,a,elem,,neorder(i)

　　set,(i-1)*3+1,1

　　plnsol,s,eqv

　　*do,j,1,nsub1

　　set,(i-1)*3+3,j

　　plnsol,s,eqv

　　*enddo

　　*enddo

　　*do,i,1,nsub2

　　set,(nse-1)*3+4,i

　　plnsol,s,eqv

　　*enddo

　　/seg,off,stress,0.1

　　/anfile,save,stress,avi

　　! 下面的一系列命令用于生成温度的动画文件

　　/seg,dele

　　/cont,1,15,0,1500/16,1500

　　/dscale,1,1.0

　　avprin,0,0

　　avres,1

　　/seg,multi,temp,0.1

　　esel,all

　　*do,i,1,nse

　　esel,u,elem,,neorder(i)

　　*enddo

　　*do,i,1,nse

　　esel,a,elem,,neorder(i)

　　set,(i-1)*3+1,1

　　plnsol,temp

　　*do,j,1,nsub1

　　set,(i-1)*3+3,j

　　plnsol,temp

　　*enddo

　　*enddo

　　*do,i,1,nsub2

　　set,(nse-1)*3+4,i

　　plnsol,temp

　　*enddo

　　/seg,off,temp,0.1

　　/anfile,save,temp,avi

　　finish

linqiang

　　

多谢了,但是复合材料残余应力的模拟好像和焊接不太一样.我上传的文章里面的问题不知道你是否能够模拟一下?

[em04]

AaronSpark

　　应该是类似的

　　复合材料主要是材料定义有一些不一样

　　另外就是热源的问题，不过这两个问题应该不会影响整个分析思路