ANSYS三维平板焊接温度场与残余应力场计算过程与应用【21晚7:30直播】
导读：本文针对低碳钢薄板焊接时，应用高斯分布热源模型，建立了三维薄板堆焊的温度场有限元数值分析模型，并以此为基础考虑了材料的非线性采用热弹塑性有限单元法，得到了薄板的焊接过程的瞬态温度场、瞬态热应力和残余应力。
1、建立模型和求解
模型尺寸为100×100×6，电弧在钢板中间沿直线运动，因此在计算时去模型的一半进行研究。其有限元模型如图1。本文采用间接法计算薄板的热应力问题，使用solid70进行热计算，使用solid45进行应力计算。为了保证计算精度在靠近焊缝10mm处采用加密网格，网格大小控制在1mm，在远离焊缝处采用较疏的网格。图1 平板焊接的有限元模型
图2 有限元模型中考察的点
为了研究焊接过程中，薄板的温度场和应力场变化的规律，本文选取了图2所示的8个考察点1到4点为焊缝中心的点；5到8点为到焊缝一定距离的点。电弧电压U=15V；焊接电流I=1580A；焊接速度；焊接热效率;电弧有效加热半径。焊接材料为低碳钢其材料性能如表所示图3 0.2s时刻的温度场云图
图4 5s时刻的温度场云图
图5 考察点的温度与时间的关系
图6 0.2s时刻的等效应力云图
图7 5s时刻的等效应力云图
图8 1000s时刻的等效应力云图（焊接残余应力）
图9 考察点的等效应力与时间的关系
2、结论
（1） 使用Ansys可以很好的模拟焊接这个复杂的过程。（2） 在焊接过程中最高温度随热源不断移动，且和热源的速度有一定的关系。（3） 残余的应力在焊缝处最大，这对实际工程是不利的，因此在实际工程中要加以控制。为了帮助大家学习传热方式和计算方法，掌握ansys传热计算的基本步骤和注意事项。仿真秀邀请平台优秀讲师张老师，于2026年7月21日晚19：30做客仿真秀，为大家带来《ANSYS Workbench传热理论与案例剖析》免费公开课。直播主题：ANSYS Workbench传热理论与案例剖析公开课
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