考慮加工工藝過程中

的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度解決方案

在零件實(shí)際生產(chǎn)之前遵盼，虛擬仿真驗(yàn)證已經(jīng)成為不可或缺的重要一環(huán)。傳統(tǒng)有限元分析流程膊许，一般只關(guān)注設(shè)計(jì)狀態(tài)的性能驗(yàn)證土叠，而忽略了加工制造過程中的工藝參數(shù)對(duì)結(jié)果影響。比如研究焊接工藝就只做焊接仿真分析拭秃、研究結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等就做結(jié)構(gòu)分析等构睬，而將焊接分析與結(jié)構(gòu)分析結(jié)合起來做鏈?zhǔn)椒治龅那闆r比較少見。

事實(shí)上蔓献，在完成結(jié)構(gòu)件的加工之后歪榕，其結(jié)構(gòu)本身就存在變形、殘余應(yīng)力等情況左刽，如果在后續(xù)的結(jié)構(gòu)仿真中不考慮加工過程的影響捺信，則會(huì)導(dǎo)致仿真結(jié)果不準(zhǔn)確，為設(shè)計(jì)帶來隱患欠痴。

浩浚克斯康工藝結(jié)構(gòu)解決方案介紹

針對(duì)上面存在的問題，豪桑克斯康工業(yè)軟件專門定制開發(fā)考慮工藝--結(jié)構(gòu)的一體化解決方案掌挚。其基本解決技術(shù)路線如下：

1    

通過Simufact進(jìn)行工藝仿真，在工藝仿真過程中考慮加工工藝參數(shù)菩咨、材料相變等產(chǎn)生的殘余應(yīng)力吠式、應(yīng)變、表面硬度和相組織分布抽米；

2    

將Simufact的結(jié)果無(wú)縫導(dǎo)入到Marc中進(jìn)行后續(xù)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算特占，可以導(dǎo)入的變量有：

■ 整體應(yīng)力、應(yīng)變云茸、塑性應(yīng)變是目、溫度場(chǎng)等信息

■ 金屬相變參數(shù)及相關(guān)信息 

■ 各個(gè)部件之間的接觸狀態(tài)

■ 其他與相關(guān)的狀態(tài)變量等

3    

后續(xù)在強(qiáng)度分析的基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)行部件的疲勞壽命分析么鹊。

一體化工藝結(jié)構(gòu)解決方案案例                    

本章節(jié)耗亮，我們通過對(duì)重工行業(yè)某部件進(jìn)行焊接—強(qiáng)度鏈?zhǔn)椒治觯瑸榇蠹医榻B考慮河抡穑克斯康工藝結(jié)構(gòu)解決方案筐知。

首先毛师，在焊接軟件Simufact Welding中完成焊接工藝分析。在焊接模型中符固，定義了焊接相關(guān)的工藝參數(shù)族江。如：焊接工裝、焊槍的參數(shù)拓肉、焊接軌跡避晾、焊接功率等。為了更加準(zhǔn)確的獲取焊縫的殘余應(yīng)力抑昨，還考慮了材料的相變特性和流變曲線等。焊接部件的模型及材料參數(shù)如下圖所示蛙梆。

焊接部件

材料參數(shù)

經(jīng)過仿真分析赚铅，我們可以得到變形、應(yīng)力扶踊、應(yīng)變泄鹏、相變、硬度秧耗、T8/5冷卻速率等結(jié)果备籽，如下圖所示。

其次分井，在完成焊接分析后將對(duì)應(yīng)的焊接模型無(wú)縫導(dǎo)入到Marc軟件中车猬，可以發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的接觸特性，材料特性都可以從Simufact的計(jì)算文件中直接導(dǎo)入尺锚，在Marc中只需要定義后續(xù)的載荷邊界條件和用于狀態(tài)導(dǎo)入的初始邊界條件映射珠闰。如下圖所示：

初始狀態(tài)映射定義界面

在新的通用映射功能里，大部分的參數(shù)都已經(jīng)默認(rèn)傳遞瘫辩，不需要用戶進(jìn)行額外的設(shè)置伏嗜；用戶可以根據(jù)需求選擇是否要傳遞位移、溫度場(chǎng)和接觸狀態(tài)伐厌。部分參數(shù)傳遞結(jié)果如下圖所示：

在完成映射后承绸，我們就可以對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，考慮殘余應(yīng)力和不考慮殘余應(yīng)力的對(duì)比如下所示：

從應(yīng)力結(jié)果分布可以看到邑丰，考慮工藝過程和不考慮工藝過程伸危，對(duì)應(yīng)力的影響較大，尤其焊縫位置综界。這也就解釋了為什么在設(shè)計(jì)中部件不存在失效風(fēng)險(xiǎn)瞎角，而在實(shí)際的使用工況下卻會(huì)發(fā)生部件失效。加工工藝對(duì)部件性能的影響在部分情況下是不可以忽略的贴祷。

小 結(jié)                       1    在部分和制造強(qiáng)相關(guān)的過程中覆靖，工藝對(duì)部件性能的影響是不可以忽略的攒筛。

2    采用海克斯康工業(yè)軟件的工藝--結(jié)構(gòu)的一體化解決方案午禽，可以較好的考慮加工工藝對(duì)部件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響鸳辈。

3    在考慮焊接工藝影響并獲得應(yīng)力分布的前提下，可以對(duì)部件的疲勞壽命進(jìn)行預(yù)測(cè)绿锋，但需要根據(jù)材料相組織的分布進(jìn)行區(qū)域分割和材料疲勞參數(shù)的定義崩旱。                                        

（海克斯康工業(yè)軟件）

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