“焊接结构、温度场与热应力、振动与冲击失效，疲劳寿命与断裂”高级培训

模块

主要内容

焊接连接结构

的建模方法

1、点焊结构建模方法

1.1梁-壳单元法

1.2实体单元法

2、焊缝连接结构的建模方法

3、基于印记面技术的焊缝简化建模方法

建模范例-1：点焊结构建模实例

建模范例-2：焊缝连接结构建模实例

焊缝连接结构

强度校核与安全

性评价方法

1、概述

2、焊缝连接结构的焊接接头形式与构造

3、对接焊缝强度设计与计算方法  

4、角焊缝强度设计与计算方法

工程实例-1：双盖板焊缝连接件强度设计与有限元计算

移动热源模型及其Ansys  workbench

实现方法

1、概述

2、移动热源模型的分类

3、高斯表面热源模型  

4、均匀热源模型  

5、双椭球热源模型

6、组合热源模型

7、Moving_Heat_Flux插件

工程实例-1：移动热源模型的 workbench实现示例

工程实例-2：激光焊接薄板温度场的Moving_Heat_Flux模拟

焊接温度场

有限元计算

1、常见焊接工艺的技术参数

2、焊接传热基本定律

2.1热传导

2.2热对流

2.3热辐射

3、非线性瞬态温度场传热的有限元分析

4、焊接传热计算的材料参数  

5、焊接传热的边界条件及其原理

6、焊接传热模拟的网格设置要求

7、焊接瞬态温度场计算的时间步长设置要求

8、单元生死技术

9、移动热源+单元生死技术模拟分层焊接

工程实例-1：多道焊缝钢板焊接温度场模拟

工程实例-2：基于移动热源+单元生死技术的对接接头分层焊接过程温度场模拟

焊接热应力

有限元计算

1、概述

2、结构材料本构模型

3、结构材料非线性

3.1屈服准则  

3.2流动准则

4、非线性瞬态结构响应的有限元分析  

5、焊接热应力计算的材料参数

6、焊接热应力计算的边界条件  

7、焊接热应力计算的网格设置要求

8、焊接瞬态热应力响应计算的时间步长设置要求

9、焊接残余应力分析与计算  

10、焊接残余应力分析与计算

工程实例-1：桥梁钢箱梁焊接过程热应力与焊后残余应力计算

焊接连接结构

的非线性分析

1、几何非线性理论

2、非线性有限元控制方程

3、非线性有限元控制方程求解方法        

4、载荷步/子步/平衡迭代步

5、收敛准则                       

6、ANSYS WB非线性计算设置技巧

工程实例-1：管球焊接接头拉伸试验的弹塑性模拟

工程实例-2：点焊结构弹塑性分析

考虑焊接残余应力的焊缝连接结构

的非线性稳定分析

1、稳定的分类

2、分支点稳定问题的计算原理

3、极值点稳定问题的计算原理  

4、载荷控制加载法

5、位移控制加载法

6、弧长法原理

7、算法稳定增强技术

8、载荷-位移曲线

9、非线性屈曲的求解控制技巧

工程实例-1：考虑焊接残余应力的箱梁非线性屈曲分析

考虑焊接残余应力的焊缝连接

结构模态分析

1、模态分析简介  

2、模态计算理论

3、固有频率与模态振型

4、参与系数，有效质量

5、模态提取方法  

6、模态计算中接触设置

7、模态计算设置  

8、有应力结构的模态分析方法

9、非线性模态及其求解方法（线性摄动法）

工程实例-1：考虑焊接残余应力的桥梁钢箱梁模态分析

考虑焊接残余应力的焊缝连接

结构振动响应计算

1、概述

2、结构动力响应分析的响应谱方法

3、结构动力响应分析的瞬态动力学方法

工程实例-1：考虑焊接残余应力的钢框架地震响应计算（反应谱+瞬态动力学方法）

点焊冲击计算

1、概述

2、焊点失效模型

3、点焊失效计算原理与设置技巧

工程实例:1：点焊连接铝合金薄板的冲击失效计算

点焊疲劳计算

1、概述

2、焊点疲劳计算的有限元模型

3、疲劳应力的计算  

4、焊点S-N曲线

5、焊点损伤计算  

6、点焊疲劳计算流程

7、Ncode点焊疲劳计算设置

工程实例-1：车身减振器支座焊点疲劳计算

基于名义应力法

的焊缝疲劳计算

1、概述

2、焊缝名义应力Ｓ-Ｎ曲线

3、名义应力Ｓ-Ｎ 曲线的修正

4、焊接细节

5、疲劳强度等级

6、IIW（国际焊接协会）标准

7、BS7608（英国标准学会）标准

8、DNV（挪威船级社）标准

9、ABS（美国船级社）标准、

10、ncode焊缝疲劳计算设置技巧

工程实例-1：管球焊接接头的疲劳试验与名义应力法数值仿真

对比分析

基于热点应力法

的焊缝疲劳计算

1、概述

2、热点应力的分类与外推方法

3、热点应力Ｓ-Ｎ 曲线

4、焊接细节

5.疲劳强度等级

6、IIW（国际焊接协会）标准

7、BS7608（英国标准学会）标准

8、DNV（挪威船级社）标准

9、ABS（美国船级社）标准

10、ncode焊缝疲劳计算设置技巧

工程实例-1：管球焊接接头的疲劳试验与热点应力法数值

仿真对比分析

基于结构应力法

的焊缝疲劳计算

1、概述

2、壳体焊缝有限元建模原则

3、焊缝单元的构建方法  

4、焊缝计算点选取与应力提取方法

5、由网格点力和力矩计算结构应力的方法

6、ncode焊缝疲劳计算流程

7、焊缝应力组合方法

8、弯曲比的定义  

9、焊缝材料S-N曲线

10、结构厚度修正

工程实例-1：管球焊接接头的疲劳试验与结构应力法数值

仿真对比分析

结构疲劳裂纹

扩展寿命计算

1、概述

2、ΔK-da/dN 曲线定义

3、疲劳裂纹扩展寿命预测模型  

4、计算步骤

5、应力强度因子计算方法  

6、疲劳裂纹扩展寿命分析流程

工程实例-1：焊接钢板焊缝裂纹扩展寿命计算

备注

1、开课前老师会针对学员反馈的技术问题进行分析，对共性问题在课堂中老师会与学员共同分析探讨、个性问题将在课下单独交流。

2、请学员准备好电脑，安装ANSYS19.0和Ncode19.0软件