lsdyna电磁（及电阻点焊）分析

做的一个电磁项目，具体步骤及关键技术如下：

1，电阻点焊电磁  

1，Mesh3daxi.k（Part、模型、网格）  

Part  

101下边圆柱【电极】  

102上边圆柱【电极】  

103下边金属板  

104上边金属板  

113下边2个涂层，中间为103金属板  

114上边2个涂层，中间为104金属板  

圆柱坐标系1位置：  

网格15324个，中心区域加密网格；节点18422个。  

模型：  

取的一定角度的圆柱，从xy平面旋转一定角度，估计15°。。  

下边电极与涂层有间隙，  

涂层与金属板共节点；  

中间113-114涂层之间有间隙。  

单元面集 合3个，  

401为涂层上表面，下表面，及圆柱电极外表面  

411为圆柱电极内表面  

512为上圆柱电极的上表面  

7个节点集 合，  

130为中心线节点  

200及511均为下圆柱电极的下表面节点  

300及301为所有侧面节点  

411为所有圆柱电极的内表面节点  

512为上圆柱电极的上表面节点  

2，Struck.k（单元材料、边界、曲线及table、接触、控制、隐式）  

约束  

节点集 合300及301为所有侧面，施加uz约束；使用1号圆柱坐标系；  

200为下圆柱电极的下表面节点，施加了固定；使用圆柱笛卡尔坐标系  

130为中心线节点，约束ux及uz，使用圆柱笛卡尔坐标系  

热接触，3组  

101下边圆柱【电极】  

102上边圆柱【电极】  

103下边金属板  

104上边金属板  

113下边2个涂层，中间为103金属板  

114上边2个涂层，中间为104金属板  

113下涂层与101下圆柱电极之间，定义自动面面摩擦接触，摩擦洗漱0.3，热传导系数CF及HTC均为1.000e+09，具体参数可参考下图，均为默认值即可。  

114与113上下涂层之间，定义定义自动面面摩擦接触，摩擦洗漱0.3。热传导系数CF及HTC均为1.000e+09  

114上涂层与102上圆柱电极之间，定义定义自动面面摩擦接触，摩擦洗漱0.3。热传导系数CF及HTC均为1.000e+09。  

控制及隐式分析  

控制精度，为默认值，可以忽略；  

控制接触：为默认值，参考设置即可；  

隐士分析如下，参考设置即可；有如下3个隐士关键字，代表采用隐士计算，而不是显式算法。  

曲线16组  

100号，用于512单元集 合的压力载荷定义。  

202号及203号给Tablae_2D使用  

200号定义电极杨氏模量  

204定义电极泊松比  

205定义电极屈服强度  

206定义电极硬化模量  

302，303 305 306给table使用；  

401定义涂层杨氏模量  

402定义涂层泊松比  

403定义涂层屈服强度  

404定义涂层硬化模量  

405定义涂层热膨胀系数  

Tablae2组，定义金属板的24号材料的应力-应变曲线。【不同应变率下的】  

Tablae301，使用曲线302和303定义，0时用302，2500时用303曲线。  

Tablae304，使用曲线305和306定义，0时用305，2500时用306曲线。  

Tablae_2D定义膨胀系数  

Tablae_2D 201号，使用曲线202和203，0时为202，2000时为203.  

载荷  

512单元面【上圆柱电极上表面】，施加100号曲线，压力载荷。  

单元  

6个part，均采用-2号算法：  

-2:8点六面体，用于长宽比较差的网格。  

Part集 合-6个  

101集 合  

102集 合  

113集 合  

114集 合  

均只使用其part号定义为集 合。  

Part及各自材料  

101part为下电极，使用101号力学材料及101号热学材料，  

力学材料为mat_CWM材料本构；  

【cwm介绍】  

这是270号材料。这是一个热弹塑性模型与运动硬化本构，允许材料创造以及退火触发温度。首字母缩写 CWM 代表计算焊接力学，该模型旨在用于模拟多级焊接过程。该模型适用于固体和壳体元件。  

密度8890，杨氏模量LCEM使用200号曲线，泊松比LCPR使用204号曲线，屈服强度LCSY使用205号曲线，硬化模量LCHR使用206号曲线，热膨胀系数使用201号的tale-2d曲线。  

退火起止温度均1523.2，  

开始相变温度1123K，结束相变温度为773K。  

其他采用默认值即可，如下：  

102为上电极，材料定义与101完全相同，只是材料号为102，但是参数完全相同。  

103为下金属板，力学材料为24号多线性弹塑性本构。  

密度7860，杨氏模量68.9gpa，泊松比0.3，未考虑失效。  

有效应力与有效应变之间，采用table301定义。  

104为上金属板，力学材料为24号多线性弹塑性本构，。  

密度7860，杨氏模量68.9gpa，泊松比0.3，屈服强度80mpa，未考虑失效。  

有效应力与有效应变之间，采用table304定义。  

113为下涂层，cwm本构。  

密度7140，杨氏模量LCEM使用401号曲线，泊松比LCPR使用402号曲线，屈服强度LCSY使用403号曲线，硬化模量LCHR使用404号曲线，热膨胀系数使用405号曲线。  

退火起止温度均2273.1，  

不考虑相变。  

其他采用默认值即可，如下：  

114为上涂层，同113.  

3，Thermal.k  

热对流  

401为涂层上表面，下表面，及圆柱电极外表面  

施加对流     

411为圆柱电极内表面  

施加对流  

热辐射  

401外表面，施加辐射。  

热固耦合相关控制  

控制solution，solu==2，打开热固耦合。其他默认即可。  

控制热非线性，设置收敛容差为0.01.发散控制参数为0.5等，参照设置即可。  

热solver，11号对称直接求解器，其他默认值。  

热时间步，采用固定时间步，最小时间步1e-6，采用完全隐士求解器。  

曲线-6组，给热材料使用。  

601到603：分别定义电极、金属板及涂层的比热  

604到606：分别定义电极、金属板及涂层的热传导系数。  

初始温度  

所有模型，出事温度设置为0K。  

热材料*MAT_THERMAL_CWM  

上下电极101和102，均采用cwm热本构，参数如下：  

密度8890，比热为3.76E8，热导系数0.001，热容随温度变化的负荷曲线采用601号，热导率随温度变化的负荷曲线采用曲线604，其他参数默认即可。  

上下涂层113和114，均采用cwm热本构，参数如下：  

密度7140，比热为3.88E8，热导系数0.001，相变温度873.2，热容随温度变化的负荷曲线采用603号，热导率随温度变化的负荷曲线采用曲线606，其他参数默认即可。  

金属板103和104采用各向同性热本构，参数如下：  

密度7860，比热采用602号曲线定义，热导系数采用605号曲线定义。  

4，4-em.k【电磁、电磁材料】  

曲线-5组  

500：电压-时间函数  

涂层的电导---用于金涂层状态方程EOS  

505:金属板电导---用于金属板状态方程EOS  

506电极电导--用于电极状态方程EOS  

507：定义电磁控制开关  

函数--4组  

501：  

502：  

503：  

701：  

接触号  

101：面面接触类型，摩擦系数0.3  

102及103，同上。  

接触电阻  

101号接触电阻：给予101号电磁接触，类型=通过曲线定义接触电阻【曲线号501号函数】，接触电阻产生的焦耳热在接触面附近的所有元件中均匀分布。  

102使用502号  

103使用503号  

电磁控制  

采用3号电阻加热求解器，电磁求解子步=100，其他默认值。  

电磁控制接触  

采用下图默认值即可  

电磁控制开关  

负值关闭求解器，正值开启求解器；  

这里采用曲线507，507曲线如下：先正，再负。

电磁时间步  

采用恒定时间步。采用默认值即可。  

电磁材料及状态方程  

Mat-001及eos-TABULATED1，为附属于各自材料号的电磁参数定义；如101号电磁材料，就是分配给下电极。  

电极101号电磁材料：电磁学类型=2，代表导体携带电源。材料的初始电导率为45，状态方程为101号。  

101号状态方程：采用tabulated【列表】状态方程，采用506曲线，定义电导。  

102号同上。  

103号：电磁学类型=2，代表导体携带电源。材料的初始电导率为14.7，状态方程为103号。  

103号状态方程：采用tabulated【列表】状态方程，采用505曲线，定义电导。  

104同上  

113：电磁学类型=2，代表导体携带电源。材料的初始电导率为15.4，状态方程为113号。  

113号状态方程：采用tabulated【列表】状态方程，采用504曲线，定义电导。  

114同上，  

定义等电位  

1号，作用于512节点集 合上【512为上圆柱电极的上表面节点】  

2号，作用于511节点集 合上【511为下圆柱电极的下表面节点】  

定义电压【等电位连接】isopotential connect  

Conid=1，电压号为1  

Contype=3，为电压类型载荷  

Isoid1=1，为等电位1号上施加载荷【如电压】  

Lcid=500，电压采用曲线500来定义。  

Conid=1，电压号为2  

Lcid=0，则电压=VAL，这里val=0，即0电压。  

定义电磁输出  

默认即可。  

5，Main.K【计算时间、输出间隔，include其他k文件】  

时间0.5ms？  

*CONTROL_TERMINATION  

$# ENDTIM    ENDCYC     DTMIN    ENDENG    ENDMAS     NOSOL  

0.5  

输出间隔0.001ms  

*DATABASE_BINARY_D3PLOT  

$# DT      LCDT      BEAM     NPLTC    PSETID  

1e-3  

将其他4个k文件一起包含进来。  

*INCLUDE  

struc.k  

em.k  

mesh3daxi.k  

thermal.k  

6，具体操作  

1，wb或者hypermesh建立几何模型  

2，wb或者hypermesh建立网格  

3，导出k文件  

4，修改k文件【具体如何修改，参照以上k文件解读，】  

如曲线直接复 制使用；  

如力学及热材料直接复 制使用  

如力学及热材料直接复 制使用  

节点及单元面集 合，在lspp中定义；  

如约束，如压力载荷，如电磁载荷，如接触等，在lspp中修改相关参数即可；  

如控制隐士，控制热，控制时间及时间步，等，直接复 制即可，相关参数可修改。  

如热对流辐射、初始温度等直接复 制使用，修改对应的节点集 合即可。  

因此，修改k主要工作有2个：1）复 制以前的关键字，黏贴到自己的k文件中，2）打开lsprepost，定义节点及单元及part等集 合。3）还是lspp中，修改相关集 合及参数。