Abaqus模拟焊接

Abaqus模拟焊接—基于Fortran的热源子程序1概述Abaqus的二次开发一般用Python，而Abaqus中应用到的子程序（包括材料和载荷等）用Fortran编写。Abaqus的子程序接口比较多，在模拟焊接时对热源的描述只能采用子程序的方式进行加载。2热源焊接时的热源其实是比较复杂的，但是为了便于计算，比较常用的做法是将热源采用高斯函数的形式进行描述。其形式如下，分别是直角坐标系下和极坐标系下。这个方程的坐标值是基于热源中心的坐标，热源形式如图1所示：图1热源分布3建模（1）Part建立一个矩形平板如图2。图2Part（2）Property定义材料属性，热导率（Conductuvity），密度（Density），弹性模量（Elastic），膨胀系数（Expansion）、塑性参数（Plastic）、比热容（SpecificHeat）。图3Property（3）Assembly建立组件。（4）Step焊接模拟如果只求温度场，那么就建立HeatTransfer载荷步，如果需要热应力，那么就需要建立耦合分析步，Coupletemp-displacement。定义两个载荷步分别是焊接过程和冷却过程，同时打开大变形。图4Step根据需要设置Fieldoutput输出场数据和历史输出数据HistoryOutput.（5）Interaction平板的所有表面与外界存在对流传热，需要定义对流传热属性，对流传热系数Filmcondition，定义的时候还需要指定外界的温度。图5Interaction（6）Load焊接热源属于体热源，需要定义Bodyheatflux，热源只作用于第一个载荷步，体热源的作用对象是所有的体，不单单是焊接那一部分。定义热源时选择用户自定义（User-defined），由子程序加载。图6Heatflux然后施加约束。再然后通过PredefinedFieldManager管理器定义初始温度。图7PredefinedField（7）Mesh单元类型同样根据载荷步选择，热结构耦合单元对应的CoupledTemperature-Displacement类型。图8Mesh（ElementType-CoupledTemperature-Displacement）（8）Job创建Job，并且指定需要加载的用户子程序。图9Job（subroutine）（9）Submit生成InputFile，求解运算。4用户子程序热源采用Fortran编写，主要格式如下：SUBROUTINEDFLUX(FLUX,SOL,JSTEP,JINC,TIME,NOEL,NPT,COORDS,JLTYP,1TEMP,PRESS,SNAME)INCLUDE'ABA_PARAM.INC'parameter(one=1.d0,three=3.d0)DIMENSIONCOORDS(3),FLUX(2),TIME(2)CHARACTER*80SNAMERETURN中间为过程中间为过程中间为过程endsubroutineDFLUX!JSTEP,JINC为当前传到用户子程序的STEP和INCREMENT值；!TIME（1）、TIME(2)为当前STEPTIME和INCREMENTTIME的值；!NOEL，NPT为积分点所在单元的编号和积分点的编号；!CORRDS为当前积分点的坐标；!除FLUX外其他都是Abaqus传到用户子程序中的通过速度、时间和坐标等即可编写具体的热源移动程序。