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日志

生死单元的例子

已有 411 次阅读2011-3-28 07:07 |个人分类:基本技巧

!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

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