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Abaqus焊接过程的数值模拟(二十一)焊接热力模拟——热弹塑性法

来源: | 作者:thinks | 发布时间: 2024-10-14 | 411 次浏览 | 分享到:

热弹塑性法是进行焊接热力模拟的常用方法之一,它可以实时跟踪整个焊接热力过程,得出焊接温度场与应力变形场的实时分布。本章以电弧焊为例,基于Abaqus有限元软件,详细介绍焊接热弹塑性法的实施步骤、注意事项,并附以实例说明。

 

4.1 热弹塑性法的基本假设

采用热弹塑性法进行焊接热力有限元分析一般存在以下几个基本假设

1) 假设焊缝及母材为连续固体,在固体力学范畴内进行分析。
2)仅考虑材料的率无关弹塑性,忽略材料率相关性能及黏性。

3)材料屈服行为服从米泽斯(Mises)屈服准则。

4)进入塑性区的材料行为服从塑性流动法则和硬化法则。

 

4.2 热源参数及材料性能参数

以弧焊热弹塑性法模拟为例,在进行模拟计算前,除了应了解模拟对象的几何参数外,还必须知道的参数包括热源参数及材料性能参数。

1)热源参数。如选取平面高斯热源为热源模型,其热流密度函数如下:

 

Abaqus焊接过程的数值模拟(二十一)焊接热力模拟——热弹塑性法 

 

式中,各物理量的含义见 2.1.2节。因此,应了解的参数包括焊接电流1焊接电压U、焊接热源的热效率,和电弧有效加热半径R,此外,还应包括描述热源运动的焊接速度 v。

 

2) 材料性能参数。材料性能参数应包括计算温度场时需要的材料热物理性能参数和计算应力变形场时需要的材料机械性能参数。

 

一般地,材料的热物理性能参数有材料的热导率、密度、比热容、潜热和热膨胀系数等;材料的机械性能参数有材料的弹性性能参数(包括弹性模量和泊松比)和塑性性能参数(包括屈服和硬化规律)。

 

(内容、图片来源:《焊接过程数值模拟一书,侵删)

 

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