ANSYS生死单元技术：焊接过程模拟实践

在ansys计算过程中，如果需要向模型中加入（或删除）实体，模型中对应实体部位的单元就“存在”（或消亡）。单元生死选项就用于在这种情况下杀死或重新激活选择的单元。

例如，在焊接分析过程中，随着高温焊料的加入，坡口处的单元需要不断地被激活；在材料断料分析中，随着裂纹的延伸，断裂处的单元需要不断的被杀死；在隧道挖掘和桥梁建立分析中，材料也需要不断的被杀死或激活。因此，单元的生死应用技术广泛的存在于ansys仿真分析中，是一项应用非常广泛的技术。

单元的生死并不是ansys程序将杀死单元对应的实体从模型中删除，或者激活重新生成材料，而是通过将其刚度矩阵，或者传导矩阵（对应于不同的分析），乘以很小的因子（ESTIF），默认值为1E-6。死单元的单元载荷将为0，从而不对载荷向量生效，等效于将单元杀死；

同样，当一个单元被重新激活时，其刚度，单元载荷等恢复其原始的数值，重新激活的单元也没有应变记录，在热分析里面没有热量存储。需要注意的是，生死单元对大部分单元可以应用，然而对某些单元却是不可用的。

在一些情况下，单元生死状态可以根据ansys的计算结果决定。如在断裂分析中，我们需要将应力值大于材料屈服强度的单元杀死，可以利用Etable选择相应的单元进行杀死，继而返回到求解器进行求解，如果如此循环，则可观察到裂纹的生长过程。

可以在大多数静态和非线性瞬态分析中使用单元生死，其基本分析与相应的分析过程是一致的，主要包括三个步骤：建模，施加载荷并求解，查看结果。

现通过ansys焊接过程，讲解生死单元的应用。

两个平板进行对接，采用V型坡口。在焊接的过程中，焊料不断加入坡口，进行焊接。平板温度采用20℃，焊料温度采用1500℃。采用瞬态分析的方法，一开始把坡口处单元全部杀死，随着焊接的进行，依次激活单元，施加焊料温度。焊接完毕之后逐渐冷却。模型中采用plane13单元，plane13单元具有2维结构场、热、电、磁以及压电等分析功能。下面依次是其模型图与划分单元的结果图。