ABAQUS焊接模拟入门案例解析

本文介绍如何利用ABAQUS 模拟热源 在钢板上移动的过程，是模拟焊接过程的基础。同时，本文还介绍了如果通过ABAQUS预测焊接残余应力 在钢板上的分布。模型所用的单位为m，N和kg。

（1）Part

建立一个宽0.5m，长为0.3m，厚度为0.02m的钢板。

在中间位置画出焊缝，焊缝宽度为0.02m。然后划分。最终结果如下。

（2）material

材料所需要的参数包括了：conductivity, density, elastic, expansion, plastic, and Specific heat。这些参数除了specific heat，其他都与温度有关（我对specific heat的物理意义不是很了解，所以这里先定义与温度无关，有专业的朋友请在评论区解答，谢谢）。

然后将材料性质赋予钢板。

（3）assembly

（4）Step

一共有3步，除了initial，还有welding和cooling。step的type选择coupled temp-displacement ，这种step相比与heat transfer功能更全，可以考虑焊接对结构变形的影响。time period 为15。

（5）Interaction

这里定义了两个interaction，分别是surface radiation 和surface film condition。

这里需要特别注意，surface radiation需要知道absolute zero temperature和stefan-boltzmann constant，这两个参数需要在model attribute里面定义。右键单击窗口左边model树里的model，选择edit attributes。

（6）mesh

单元size为0.02。

使用coupled temperature-displacement专门用的C3D8T单元 。

将焊缝处的单元逐个定义为set，为后面的load做准备。（这是非常吃力的方法，尤其是单元数量如果很多的话，用ULOAD会省力很多，答主还在学。。。。。）

（7）load

边界条件是将两侧完全固定住。

在定义load前，要先定义amplitudes。我这里一共用了15个amplitudes，对应15个element sets和time period 为15。这里建议用excel编辑好后copy&paste。本文截图1、6、15作为参考。

接下来正式定义load，共15个loads。cooling step里的load都是inactive的。

定义predefined field， 假设室温为25度，即一开始钢板表面的温度是25度。

（8）提交

（9）结果

温度场结果NT11和应力场结果S如视频所示。

00:08

焊接有限元模拟-温度场

00:08

焊接有限元模拟-应力场

下面导出纵向和横向焊接残余应力。

在tool——path两面创建平行和垂直焊缝方向的两个paths。

接下来，在create XY data中选中path

在field output里面选择S22，OK。然后点击plot。

Path2 同理。