CN112711889B - 一种基于ls-dyna软件的动态热流固仿真模拟方法 - Google Patents

一种基于ls-dyna软件的动态热流固仿真模拟方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112711889B
CN112711889B CN202110056667.3A CN202110056667A CN112711889B CN 112711889 B CN112711889 B CN 112711889B CN 202110056667 A CN202110056667 A CN 202110056667A CN 112711889 B CN112711889 B CN 112711889B
Authority
CN
China
Prior art keywords
values
keyword
selecting
fluid
stirring head
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110056667.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112711889A (zh
Inventor
张秀娟
梁博文
高亮
葛文祥
范卫鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Jiaotong University
Original Assignee
Dalian Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Jiaotong University filed Critical Dalian Jiaotong University
Priority to CN202110056667.3A priority Critical patent/CN112711889B/zh
Publication of CN112711889A publication Critical patent/CN112711889A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112711889B publication Critical patent/CN112711889B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2111/00—Details relating to CAD techniques
    • G06F2111/04—Constraint-based CAD
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Abstract

本发明公开了一种基于LS‑DYNA软件的动态热流固仿真模拟方法，包括以下步骤：步骤一，建模；步骤二，网格划分；步骤三，边界条件；步骤四，单元设置；步骤五，接触关系；步骤六，定义Mat；步骤七，定义CONTROL；步骤八，打开运行；其中在上述步骤一中，根据实际尺寸建立三维模型；其中在上述步骤二中，在ansys中对模型进行网格划分，焊缝区域可以适当加密；其中在上述步骤三中，在workbench中添加搅拌头的旋转和位移，再对焊板添加固定约束，之后导出k文件，在DM中选中搅拌头添加Rotation velocity，根据实际加工转速定义，再选中搅拌头添加Displacement，该发明，使用热流固耦合分析，模拟出材料的状态变化，保证了模拟的精确度，而且有利于模拟出搅拌头的真实形状，并且降低了误差。

Description

一种基于LS-DYNA软件的动态热流固仿真模拟方法
技术领域
本发明涉及有限元模拟技术领域，具体为一种基于LS-DYNA软件的动态热流固仿真模拟方法。
背景技术
搅拌摩擦焊残余应力是评价焊接性能的一项重要指标。使用有限元模拟的方法得到特定加工参数下的残余应力是目前较为常用的。现阶段对于残余应力的有限元模拟一般是热固耦合，通过施加热源的方式对焊板进行固态结构分析。此外也有热流耦合，施加热源后将焊板材料当做非牛顿流体的方式分析材料流动情况，现有的热固耦合分析方法，虽然可以得到相对精确的残余应力结果，但在焊接过程中材料并非全部处于固态，而是熔融态，因此这种固态结构分析得到的结果出现的误差难以避免，且由于模拟方法限制，对于焊接模型必须进行简化，无法完全模拟出搅拌头。热流耦合方法将材料设定为非牛顿流体进行分析，虽然可以得到材料流动情况，但对应力应变的分析误差较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于LS-DYNA软件的动态热流固仿真模拟方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种基于LS-DYNA软件的动态热流固仿真模拟方法，包括以下步骤：步骤一，建模；步骤二，网格划分；步骤三，边界条件；步骤四，单元设置；步骤五，接触关系；步骤六，定义Mat；步骤七，定义CONTROL；步骤八，打开运行；
其中在上述步骤一中，根据实际尺寸建立三维模型；
其中在上述步骤二中，在ansys中对模型进行网格划分，焊缝区域可以适当加密；
其中在上述步骤三中，在workbench中添加搅拌头的旋转和位移，再对焊板添加固定约束，之后导出k文件，在DM中选中搅拌头添加Rotation velocity，根据实际加工转速定义，再选中搅拌头添加Displacement，同样根据实际加工行进速度，然后选中焊板添加fixed support，在LS-DYNA中添加应力应变等以便观察结果，最后导出k文件以便后续处理；
其中在上述步骤四中，在LS-PrePost中的Keyword Manager中定义参数，打开关键字SECTION_SPH，SECID为单元类型，与PART一致，CSLH为SPH粒子光滑长度，根据手册选取1，其它值默认；打开关键字CONTROL_SPH，因为本模型为三维模型，因此定义IDIM为3，MEMORY定义了每个SPH质点初始相邻质点数量，因为质点较多，定义为300，其它值默认；
其中在上述步骤五中，在LS-PrePost中的Keyword Manager中定义接触关系；在LS-PrePost中打开步骤三中导出的k文件，打开关键字CONTACT AUTOMATI-SINGLE_SURFACE，第6组数据下方选择AB，打开关键字CONTACT-AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE，点击SSID与MSID选取要定义的面后，定义FS为0.2，第6组数据下方选择Thermal和AB，其他值选取默认值；第7组数据CF定位164，其它值默认；该设置是通过定义摩擦系数与产热相关参数定义出热源；
其中在上述步骤六中，打开关键字MAT，根据手册选取选取106与T01材料；
其中在上述步骤七中，打开关键字CONTROL-SOLUTION，选取SOLN为2，进行热结构耦合分析，其它值默认；打开关键字CONTROL-THERMAL SOLVER，选取ATYPE为1，进行瞬态分析，其它值默认值；打开关键字CONTROL-THERMAL TIMESTEP；
其中在上述步骤八中，保存k文件后，打开LS-DYNA运行k文件。
根据上述技术方案，定义106材料数值第1组密度RO-2700、杨氏模量E-7e+10、泊松比PR-0.3、初始屈服应力SIGY-5.6e+08、热膨胀系数ALPHA-2.3e-05，第3组粘性材料系数C-0.1、粘性材料系数P-0.1。
根据上述技术方案，所述步骤六中，定义T01材料数值第2组热容HC-880、热导率TC-237。
根据上述技术方案，所述步骤七中，定义ITS-1.0E-04、TMIN-1.0E-08、TMAX-0.1，其它值默认。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该一种基于LS-DYNA软件的动态热流固仿真模拟方法，先建立搅拌摩擦焊焊板及搅拌头三维有限元模型，之后利用LS-DYNA软件中的关键字功能根据工艺参数模拟出动态摩擦热源，然后使用sph法对焊缝区域进行流固仿真模拟得到焊接后残余应力，该模拟方法计算准确、低成本、实际效果好，且利用热流固耦合分析，有利于模拟出材料的状态变化，保证了模拟的精确度，同时有利于模拟出搅拌头的真实形状。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于LS-DYNA软件的动态热流固仿真模拟方法，包括以下步骤：步骤一，建模；步骤二，网格划分；步骤三，边界条件；步骤四，单元设置；步骤五，接触关系；步骤六，定义Mat；步骤七，定义CONTROL；步骤八，打开运行；
其中在上述步骤一中，根据实际尺寸建立三维模型；
其中在上述步骤二中，在ansys中对模型进行网格划分，焊缝区域可以适当加密；
其中在上述步骤三中，在workbench中添加搅拌头的旋转和位移，再对焊板添加固定约束，之后导出k文件，在DM中选中搅拌头添加Rotation velocity，根据实际加工转速定义，再选中搅拌头添加Displacement，同样根据实际加工行进速度，然后选中焊板添加fixed support，在LS-DYNA中添加应力应变等以便观察结果，最后导出k文件以便后续处理；
其中在上述步骤四中，在LS-PrePost中的Keyword Manager中定义参数，打开关键字SECTION_SPH，SECID为单元类型，与PART一致，CSLH为SPH粒子光滑长度，根据手册选取1，其它值默认；打开关键字CONTROL_SPH，因为本模型为三维模型，因此定义IDIM为3，MEMORY定义了每个SPH质点初始相邻质点数量，因为质点较多，定义为300，其它值默认；
其中在上述步骤五中，在LS-PrePost中的Keyword Manager中定义接触关系；在LS-PrePost中打开步骤三中导出的k文件，打开关键字CONTACT AUTOMATI-SINGLE_SURFACE，第6组数据下方选择AB，打开关键字CONTACT-AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE，点击SSID与MSID选取要定义的面后，定义FS为0.2，第6组数据下方选择Thermal和AB，其他值选取默认值；第7组数据CF定位164，其它值默认；该设置是通过定义摩擦系数与产热相关参数定义出热源；
其中在上述步骤六中，打开关键字MAT，根据手册选取选取106与T01材料，并定义106材料数值第1组密度RO-2700、杨氏模量E-7e+10、泊松比PR-0.3、初始屈服应力SIGY-5.6e+08、热膨胀系数ALPHA-2.3e-05，第3组粘性材料系数C-0.1、粘性材料系数P-0.1；定义T01材料数值第2组热容HC-880、热导率TC-237；
其中在上述步骤七中，打开关键字CONTROL-SOLUTION，选取SOLN为2，进行热结构耦合分析，其它值默认；打开关键字CONTROL-THERMAL SOLVER，选取ATYPE为1，进行瞬态分析，其它值默认值；打开关键字CONTROL-THERMAL TIMESTEP，定义ITS-1.0E-04、TMIN-1.0E-08、TMAX-0.1，其它值默认；
其中在上述步骤八中，保存k文件后，打开LS-DYNA运行k文件。
基于上述，本发明的优点在于，本发明，使用热流固耦合分析，有利于模拟出材料的状态变化，保证了模拟的精确度，而且有利于模拟出搅拌头的真实形状，利用建立搅拌摩擦焊焊板及搅拌头三维有限元模型，之后利用LS-DYNA软件中的关键字功能根据工艺参数模拟出动态摩擦热源，然后使用sph法对焊缝区域进行流固仿真模拟得到焊接后残余应力，体现了该模拟方法低成本以及实际效果好的特点。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于LS-DYNA软件的动态热流固仿真模拟方法，包括以下步骤：步骤一，建模；步骤二，网格划分；步骤三，边界条件；步骤四，单元设置；步骤五，接触关系；步骤六，定义Mat；步骤七，定义CONTROL；步骤八，打开运行；其特征在于：
其中在上述步骤一中，根据实际尺寸建立三维模型；
其中在上述步骤二中，在ansys中对模型进行网格划分，焊缝区域可以适当加密；
其中在上述步骤三中，在workbench中添加搅拌头的旋转和位移，再对焊板添加固定约束，之后导出k文件，在DM中选中搅拌头添加Rotation velocity，根据实际加工转速定义，再选中搅拌头添加Displacement，同样根据实际加工行进速度，然后选中焊板添加fixedsupport，在LS-DYNA中添加应力应变等以便观察结果，最后导出k文件以便后续处理；
其中在上述步骤四中，在LS-PrePost中的Keyword Manager中定义参数，打开关键字SECTION_SPH，SECID为单元类型，与PART一致，CSLH为SPH粒子光滑长度，根据手册选取1，其它值默认；打开关键字CONTROL_SPH，因为本模型为三维模型，因此定义IDIM为3，MEMORY定义了每个SPH质点初始相邻质点数量，因为质点较多，定义为300，其它值默认；
其中在上述步骤五中，在LS-PrePost中的Keyword Manager中定义接触关系；在LS-PrePost中打开步骤三中导出的k文件，打开关键字CONTACT AUTOMATI-SINGLE_SURFACE，第6组数据下方选择AB，打开关键字CONTACT-AUTOMATIC_SURFACE_TO_SURFACE，点击SSID与MSID选取要定义的面后，定义FS为0.2，第6组数据下方选择Thermal和AB，其他值选取默认值；第7组数据CF定位164，其它值默认；该设置是通过定义摩擦系数与产热相关参数定义出热源；
其中在上述步骤六中，打开关键字MAT，根据手册选取选取106与T01材料；
其中在上述步骤七中，打开关键字CONTROL-SOLUTION，选取SOLN为2，进行热结构耦合分析，其它值默认；打开关键字CONTROL-THERMAL SOLVER，选取ATYPE为1，进行瞬态分析，其它值默认值；打开关键字CONTROL-THERMAL TIMESTEP；
其中在上述步骤八中，保存k文件后，打开LS-DYNA运行k文件。
2.根据权利要求1所述的一种基于LS-DYNA软件的动态热流固仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤六中，定义106材料数值第1组密度RO-2700、杨氏模量E-7e+10、泊松比PR-0.3、初始屈服应力SIGY-5.6e+08、热膨胀系数ALPHA-2.3e-05，第3组粘性材料系数C-0.1、粘性材料系数P-0.1。
3.根据权利要求1所述的一种基于LS-DYNA软件的动态热流固仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤六中，定义T01材料数值第2组热容HC-880、热导率TC-237。
4.根据权利要求1所述的一种基于LS-DYNA软件的动态热流固仿真模拟方法，其特征在于：所述步骤七中，定义ITS-1.0E-04、TMIN-1.0E-08、TMAX-0.1，其它值默认。
CN202110056667.3A 2021-01-15 2021-01-15 一种基于ls-dyna软件的动态热流固仿真模拟方法 Active CN112711889B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110056667.3A CN112711889B (zh) 2021-01-15 2021-01-15 一种基于ls-dyna软件的动态热流固仿真模拟方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110056667.3A CN112711889B (zh) 2021-01-15 2021-01-15 一种基于ls-dyna软件的动态热流固仿真模拟方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112711889A CN112711889A (zh) 2021-04-27
CN112711889B true CN112711889B (zh) 2023-07-14

Family

ID=75549156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110056667.3A Active CN112711889B (zh) 2021-01-15 2021-01-15 一种基于ls-dyna软件的动态热流固仿真模拟方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112711889B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114950888B (zh) * 2022-07-08 2023-04-07 昆山丘钛光电科技有限公司 一种点胶机的针筒压力确定方法、装置、设备和介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004164268A (ja) * 2002-11-13 2004-06-10 Kubota Corp シミュレーションモデル生成方法
CN102542117A (zh) * 2012-01-06 2012-07-04 北京航空航天大学 一种基于多场耦合的加速度计振动时效仿真方法
CN102592019A (zh) * 2012-01-06 2012-07-18 北京航空航天大学 一种石英挠性加速度计焊接残余应力仿真方法
CN108304657A (zh) * 2018-02-02 2018-07-20 重庆大学 基于有限元的机床关重件残余应力多工序连续建模仿真方法
WO2020155966A1 (zh) * 2019-01-31 2020-08-06 中国石油大学(华东) 一种超大型压力容器局部焊后热处理焊接应力与变形调控方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004164268A (ja) * 2002-11-13 2004-06-10 Kubota Corp シミュレーションモデル生成方法
CN102542117A (zh) * 2012-01-06 2012-07-04 北京航空航天大学 一种基于多场耦合的加速度计振动时效仿真方法
CN102592019A (zh) * 2012-01-06 2012-07-18 北京航空航天大学 一种石英挠性加速度计焊接残余应力仿真方法
CN108304657A (zh) * 2018-02-02 2018-07-20 重庆大学 基于有限元的机床关重件残余应力多工序连续建模仿真方法
WO2020155966A1 (zh) * 2019-01-31 2020-08-06 中国石油大学(华东) 一种超大型压力容器局部焊后热处理焊接应力与变形调控方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于SPH/FEM耦合算法的土壤切削仿真与研究;刘亚超;王秀山;冯敏;张合虎;;农机化研究(07);全文 *
基于流固耦合方法的爆炸仿真分析;米双山;刘东升;徐亚卿;;兵工自动化(03);全文 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112711889A (zh) 2021-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8463584B2 (en) Interactive filling simulation on 3D injection molding models
CN104899351B (zh) 基于离散元模拟的沥青混合料试件温度场分析方法
CN107908847B (zh) 一种考虑荷载与高温间隙的沥青路面抗车辙性能模拟方法
US11067970B1 (en) Method for designing production line based on digital twin
CN112711889B (zh) 一种基于ls-dyna软件的动态热流固仿真模拟方法
CN112668227A (zh) 一种薄壁件让刀变形误差预测模型建立方法及其应用
CN110442993B (zh) 层间热阻对沥青路面结构受力影响的分析方法
CN115587551B (zh) 一种高超声速飞行器防热结构烧蚀行为多尺度预测方法
CN111605199A (zh) 一种fdm3d打印机有限元分析及成型精度方法
CN103970928A (zh) 模拟方法和模拟装置
CN108804787A (zh) 基于批量插入内聚力单元模拟岩桥贯通的方法
CN108090313A (zh) 一种复杂岩石裂隙模型建模识别方法
Pazlar et al. Analysis of the geometric data exchange using the IFC
CN109145517A (zh) 一种节约成本的芯片设计eco方法
CN108491612A (zh) 为复合管液压胀形工艺提供选材方案的有限元模拟方法
CN110083924A (zh) 静压推力轴承偏载工况下油膜润滑性能模拟方法
Nely et al. Analysis of the capabilities of software products to simulate the behavior of dynamic fluid flows
Gardner et al. Finite element modeling of drilling using DEFORM
CN105183595A (zh) 对高速数据存储器进行试验的方法及系统
CN113221405A (zh) 一种用于复合材料界面快速插入黏聚单元的方法
CN113204910B (zh) 一种基于abaqus的根土复合体有限元模型的建模方法
CN107491573A (zh) 一种发动机性能检测的方法及装置
Jahan et al. A framework for estimating mold performance using experimental and numerical analysis of injection mold tooling prototypes
CN104765928A (zh) 一种塑性成形摩擦特性测算方法
CN108393928A (zh) 柔性机器人机械臂接触碰撞的多刚体-有限元混合分析方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Zhang Xiujuan

Inventor after: Liang Bowen

Inventor after: Gao Liang

Inventor after: Ge Wenxiang

Inventor after: Fan Weipeng

Inventor before: Zhang Xiujuan

Inventor before: Liang Bowen

Inventor before: Gao Liang

Inventor before: Ge Wenxiang

Inventor before: Fan Weipeng