一、计算数据
材料:516-GRADE-70,熔点1430摄氏度,最小抗拉强度极限为70ksi (485Mpa),为中温及低温压力容器用钢,成分C≤12.5 Si≤0.27Mn≤0.15-0.40 P≤0.85-1.20 S≤0.035 Cu≤0.035 Ni≤0.40 Cr≤0.40 Mo≤0.30V≤0.12Nb≤0.03Ti ≤0.02Al≤0.03,相当于国内16MnRD(GB3531-2008 )。
尺寸:两块相同板35mm*80mm*3mm,热源双椭球尺寸:5*10*5*2
功率:2000w
二、接头模型的建立
2.1 创建点
根据所设计的对接接头模型的规格,分别计算出各节点的坐标,按照
Geom./Mesh.→geometry→point 步骤,建立以下10个点:P1(0,0,0),P2(8,0,0),P3(35,0,0),P4(35,0,-3),P5(8,0,-3),P6(0,0,-3),P7(-8,0,-3),P8(-35,0,-3),P9(-35,0,0),P10(-8,0,0),如图所示:
2.2 有Point生成lines
按照Geom./mesh→geometry→1D entities步骤,按照一定的方向性将各点连接成如下图所示的Lines:
2.3 由lines 生成Edges
按照Geom./mesh→geometry→EDGE 步骤,点击选择各边,依次生成如下图所示各Edges:
2.4 由Edges 生成domains
按照Geom./mesh→geometry→Domains→edges 步骤,依次生成如下Domains:
2.5 离散化操作
可以通过display→erase隐藏,entries→show显示,“隐藏→显示”处理,只显示13 条线。通过以options→display→mode→点亮discretisation,为离散化做准备。通过Meshing→Defintion→D iscretisation 启动离散化操作界面,讲各条线进行离散,实例中将L9、L10、L11、L12、L13 五条线均匀离散成3 段,L1、L3、L5、L7 均匀离散成10 段,将剩余L2、L4、L6、L8条线非均匀离散,最小尺寸为1,最大为3。
离散化操作后的结果显示:
通过“隐藏→显示”,只显示Domains。
操作步骤:Meshing→Generation→surface→Regular→by Domains 选择所有的Domains 进行网格划分。
2.7 生成Volumes
要生成V olumes,首先要创建一个参考点,此参考点由接头的长度决定。这里应该建立点P27(0,0,
-1),P28(0,80,-1)。如图所示:
通过Geometry→Volumes→Translation 操作,选中所用的Domains,将其从P27 拉到P28,显示如下图所示:
2.8 离散Volumes
将其均匀离散为80段。操作过程显示如下图,通过“隐藏→显示”处理,只显示V olumes:
Meshing→Definition→Discr etisation 启动离散化操作界面,选中所有需要进行离散的V olumes,设置离散单元为80,显示结果如下:
2.9 生成体网格
按照Meshing→Generation→V olumes→geometrical→Regular→propagation 的操作步骤,打开体网格划分操作界面,在已经离散的4 个volunmes 里生成网格:
2.10 划分换热面
首先通过“隐藏→显示”处理,只显示所有的domains,如下:
通过Meshing→Generation→surface→Regular→by domain 操作,打开面网格划分操作界面,选中图中所
有Domain,点击OK 完成网格划分,划分后的换热面如下所示:
2.11 划分1D 网格
焊接线、焊接参考线以及需要约束的线都需要进行1D 网格划分,这里不考虑约束条件,只需要划分焊接线L50 和焊接参考线L53。通过“隐藏-显示”处理,只显示lines,如下:
按照Meshing→Generation→1D 操作,打开1D 网格划分操作界面,对焊接线和参考线进行划分。这里应该是L50 和L53,划分后这两条线变为红色:
2.12 合并节点
在Transformation 的子菜单下点击Sticking 点击OK 确认系统默认的参考设置,使模型干净。
2.13 定义组操作
定义相关组的含义:
ALL——整体实体网格ADD——焊缝BASE——母材及热影响区
HEAT——换热面WEL——焊接线REFL——焊接参考线
SE——焊接起始单元SN——焊接起始节点EN——焊接结束节点
定义之前,通过application→welding advisor启动焊接向导模块,然后driver→groups,点击create,弹出如下定义组对话框,输入组名→选择类型和范围→选择需要定义的元素→点击OK,相同操作完成定义:
按照此操作可依次完成以下定义:ALL→V1、V2、V3、V4;ADD→V2、V3;BASE→V1、V4;HEAT→所有domains;WEL→L50;REFL→L53
例:
定义ALL
定义HEAT
定义SE(焊接起始单元):wel和refl的elements开始的两点(18505 18575),SN(焊接起始点):L50和L53的开始两个点(51 55),EN(焊接结束点):L50和L53结束的两个点(7611 7635),如下图
所示:
定义SN
定义EN
定义SE
2.14 保存
保存两个文件,一个是.TIT 格式,一个是.ASC 格式,保存.TIT 和.ASC 格式文件时,文件名前加前缀HSF-DATA,且文件名为0-9999 之间的数字。
保存文件到:D:\My Documents\sysweld2010\HSF-DATA1012.TIT和D:\My
Documents\sysweld2010\HSF-DATA1012.ASC
保存TIT
保存ASC
三、焊接热源校核
3.1打开热源校核工具
热源模型的建立在SYSWELD里面使用热源校核工具界面,打开方法为:application→welding advisor,然后单击右边的工具栏的tools→heat input fitting,打开如下界面:
3.2 建立网格
此为两块相同的平板焊接,为对接焊缝,选择pre-define,单击右侧“…”选择“butt joint……”:
点击ok,点击parameters,出现如下图片:
参数设置分别为
(1) C1板高度 3 (2) C2板高度 3
(3) C1板宽度35 (4) C1板宽度35
(5) 板厚度方向网格数4 (6) 最小网格尺寸 1
(7) 最大的网格尺寸 3
点击save,保存参数。点击create mesh,生成2维网格:
然后在热源校核界面上选择拉伸Translation,点击Parameters按钮输入参数:
参数如下
(1) 拉伸总长度80
(5) 在多大区域内划分细密网格40
(3) 热源中心所在位置距离拉伸的最末端的距离20
(4) 最小网格尺寸 1
(5) 最大网格尺寸 3
点击Save保存。点击Create mesh,生成3维网格如图:
3.3 加载材料数据库和函数数据库
3.3.1加载材料数据库
在heat input fitting界面上点击materials DB→load,选择Welding.mat 文件,点击OK,加载完成。
因为本材料为516-grade-70的两块相同的板材,故选择材料为:
设定板的材料:
3.3.2加载函数库文件
Function DB→load→bdfct.fct,点击OK加载完成
3.4 定义热源参数
输入热源函数名:sunwei
定义各参数为:
Qf 1.2 Qr 1
af 5 ar 10
b 5
c 2
Power 2000
其余数值为0。
输入后点击Add 按钮:
3.5 求解
Plot 子菜单里面,选择Macrography,Molten temperature 1430,HAZ temperature 800:
Solve 子菜单里面,选择solve,Curvilinear velocity:6,Intial temperature:20,其他项目按默认:
点击OK ,进行计算。
3.6 检查结果
计算结果显示如下:
3.7 检查计算结果
3.7.1显示温度场的云纹图
操作如下:postprocessing→post DB
选中001-002 点击display
显示如下:
3.7.2显示温度场等温面
选中003-008,点击display
显示如下:
3.7.3显示横截面图
选中009-011,点击display
显示如下:
3.8 保存热源到函数库
在Heat input fitting 界面,选中已经设定好的热源,点击save 保存。
在Heat input fitting 界面,点击function DB→see content,查看自己的热源:
提示数据库文件被修改,是否保存,点击Yes,保存。热源校核的过程完成。
3.10 保存热源
function DB→save as,在弹出的对话框里命名并保存热源,保存热源为sunwei.fct。