学术干货| sysweld 焊接教程之VE有限元模型建立

00stone 8年前 (2016-07-04) 6173浏览

FEA Model Generation 有限元模型的构建

尺寸：该有限元模型由6mm厚的基板panel和3mm厚的筋板bar及其间的一道圆角焊接接头组成，基板和筋板在焊前有5mm的间隙。
材料：S355J2G3

T型接头弧焊：速度（V=33.310mm/sec),能量/单位长度(Energy/Unit length):280J/mm 复件学术干货ARC焊接208

Final FEA model

Basic 2D Surface Creation 基础2D面的创建

在Visual-MESH 7.5中新建文档File> New
在Views工具条上选择X-Z面以在此面上创建基础面。（若在工具条上无此按钮，则点击Views工具条右端的下拉按钮，勾选上相应按钮，则其会显示在工具条上，去除勾选则不显示）
菜单Node > By XYZ, Locate… [或按 F8]（输入坐标创建节点）.
Method为XYZ, 在原点处（0,0,0）创建节点，Start ID为1 (即节点起始ID编号为1，后续节点ID会自动+1)
在屏幕中输入的坐标处出现洋红色的节点，点击Apply确定该节点的创建(在console窗可见该节点的创建信息).
接下来输入坐标（0,0,6），点击Apply创建节点2.
输入坐标（3,0,6），点击Apply创建节点3
输入坐标（5,0,6），点击Apply创建节点4
输入坐标（10,0,6），点击Apply创建节点5
关闭By XYZ, Locate… 对话框
若要显示节点ID号，在屏幕中框选所有节点，点击工具条上按钮“Display ID” （显示ID）。而后可点击按钮“Hide all displayed IDs”关闭ID显示
菜单2D > Sweep (Drag) （扫掠创建2D面）

复件学术干货ARC焊接 (8)

对话框下拉列表分别为“Linear Points”（直线点）, “Vector”（方向矢量）and “Surf Only”（仅面）设置 Part ID 为1。
选择节点1和2作为直线点，按中键确定选择(或点击屏幕右端的绿色箭头)。
弹出Vector Definition（矢量定义）对话框，选择“2/3 Points”项，依次选择节点2和节点3，点击 OK.，确定沿节点2到节点3扫掠

复件学术干货ARC焊接 (9) 复件学术干货ARC焊接 (10)

点击Apply创建面.
更改下拉列表“Linear Points”（直线点）为 “Multiple Curves”（多线），选择刚创建面的左边界，中键确定。
依次选择节点3和4，中键确定沿节点3到节点4扫掠。
保持Part ID为1，点击Apply创建第二个面。
对于第三个面，选择刚创建面的左边界，中键确定。
依次选择节点4和5，中键确定沿节点4到节点5扫掠。
保持Part ID为1，点击Apply完成第三个面的创建。
关闭Sweep对话框

复件学术干货ARC焊接 (11)

First three surfaces in Part 1

接下来创建基板面的节点
菜单Node > By XYZ, Locate…（输入坐标创建节点）.
输入坐标（0,0,6.5），点击Apply 创建节点6
输入坐标（3,0,6.5），点击Apply 创建节点7
输入坐标（3,0,8），点击Apply 创建节点8
输入坐标（3,0,12），点击Apply 创建节点9
关闭By XYZ, Locate… 对话框
显示节点ID号，以便后续按节点号选择
菜单2D > Sweep (Drag) （扫掠创建2D面）
对话框下拉列表分别为“Linear Points”（直线点）, “Vector”（方向矢量）and “Surf Only”（仅面）设置 Part ID 为2。
选择节点6和7作为直线点，按中键确定选择。
弹出Vector Definition（矢量定义）对话框，选择“2/3 Points”项，依次选择节点7和节点8，点击 OK.，确定沿节点7到节点8扫掠
点击Apply创建面，该面为基板和筋板间的5mm的间隙。
更改“Linear Points”（直线点）为 “Multiple Curves”（多线），选择刚创建面的上边界，中键确定。
依次选择节点8和9，中键确定沿节点8到节点9扫掠。
点击Apply创建第二个面
关闭 Sweep对话框

复件学术干货ARC焊接 (12)

All six rectangular surfaces in Part 1

菜单 Node > By XYZ, Locate…（输入坐标创建节点）.
输入坐标（5,0,6），点击Apply 创建节点10
输入坐标（5,0,6.5），点击Apply 创建节点11
为创建表示焊接材料的三角形面，菜单2D > Blend (Spline)（混成生成2D面）
对话框下拉列表分别为“Linear Points”（直线点）, “Primary Only”, and “Surf Only”（仅面），设置 Part ID 为3。
依次选择节点3和节点10，中键确定。
依次选择节点6和节点11，中键确定，点击Apply生成三角面。
依次选择节点3和节点4，中键确定。依次选择节点6和节点7，中键确定，点击Apply生成三角面

Blend to create triangular surface

关闭Blend对话框
点工具按钮“Hide ID” 隐藏所有节点的ID号
曲面应自动缝合（stitch），, but if every line in the object is red follow through with the next two steps.
菜单Surface > Cleanup （曲面清理），选择 “Stitch”（缝合）项，由CTRL+A或划选选择所有面
点击Check（检查），而后 Apply，关闭对话框

复件学术干货ARC焊接 (15)

Seven surfaces stitched into one surface

Meshing 网格划分

点击Display Mode工具条上的按钮，将面的显示模式设为Flat Wireframe（平面线框）模式。
菜单2D > Topo Mesh（2D面Topo网格划分）
将在整个面上自动生成面拓扑
Element size（网格边长）设为5，点击Set to All（即设定全局网格边长）.
勾选“Edge Handles”，更改各边单元数如下图所示。为改变边单元数，点击框中数字上下拖动调整。

复件学术干货ARC焊接 (17)

Topology of the 2D surface

在Topo Mesh 对话框的Method页，单元选项Element Options更改为“Quad”（四边形）和 “Linear”（线性），Method方法更改为 Best”，勾选Auto Seed Adjust（自动调节种子点）.

在ID 页，Part ID设为11，点击 Mesh All Surfaces（所有面网格划分）.

复件学术干货ARC焊接 (19)

关闭Topo Mesh 对话框

复件学术干货ARC焊接 (20)

Extrusion 拉伸

点击View工具条上的按钮，将显示视角改为等轴测
菜单3D > Sweep (Drag)（扫掠创建3D）.
筋板，中键确定
在下拉列表中选择“Vector”（方向矢量），弹出 Vector Definition（方向矢量定义）对话框
选择“Global Axis”（全局坐标），选择 Y axis（沿Y轴拉伸），点击OK.
在Sweep – 3D对话框中设置拉伸距离 distance为 48 mm

复件学术干货ARC焊接 (22)

点击Mesh，弹出Mesh – 3D 对话框
更改 of Layers层数为16，Part ID为21，点击 Mesh和OK，。同样拉伸基板和角焊接接头，Part ID分为 22,23
关闭Sweep 对话框

复件学术干货ARC焊接 (23)

Extrude Part 1 to create 3D elements

Extension Surfaces 延伸面

更改显示模式为Flat and Wireframe .
菜单2D > Sweep (Drag)，更改设置为“Smooth Points”（光顺点）, “SurfOnly”（仅面）和 “Vector”（方向矢量）. 更改Part ID为12 ，Distance（扫掠距离）为 62
选择如下图所示的筋板边界的两节点，中键确定
在Vector Definition（方向矢量定义）对话框中，选择 “Global Axis”项，选择 X axis，按OK.
按Apply创建新面
更改Part ID为 13，Distance为36，选择如下图所示的基板边界的两节点，中键确定
在Vector Definition对话框, 选择Z axis，按OK.
按Apply 创建新面，关闭对话框。

复件学术干货ARC焊接 (25)

Create second extension surface (part of the panel)

菜单2D > Topo Mesh，选择Part 12和13的面。
单元边长Element Size设为2，在Method页，选择“Map”项，Element option为 “Quad”（四边形）, 勾除“Auto Seed Adjust” （不自动调整种子点）
Part12两侧的单元边数为20，Part13两侧的单元边数为12，如下图所示。
在Edge 页，Biasing（偏置）类型 Type设为 “Linear”（线性），偏置因子Factor为2
点击Bias Edge，选择所有单元边数为20和12的边
在靠近热影响区Heat Affected Zone (HAZ)的节点应该更密，远离热影响区的节点更稀疏。若不是这样，可通过反向偏置Flip来达到此目的，如下图所示。