用于模擬材料增減的節(jié)點(diǎn)動態(tài)松弛法研究.pdf

1、有限元理論中有兩種方法可以模擬具體工程問題中涉及到的材料增減的情況，即生死單元法和靜態(tài)單元法。對于厚板的焊接，一般都采用多層多道焊的方法，多層多道焊的模擬一般采用上述兩種方法模擬焊縫的逐步添充過程。
　　生死單元法是在焊接之前把焊縫單元先“殺死”，將其材料參數(shù)乘以一個很小的接近于零的因子，隨著焊縫金屬的添充這些“死單元”再逐步被激活，此時單元的材料屬性恢復(fù)到真實值；靜態(tài)單元法是在焊道未填充之前，將代表焊道的單元材料性能設(shè)置為一個較

2、小的值，以至于不影響其計算結(jié)果，當(dāng)焊道填充之后，單元的材料屬性恢復(fù)到真實值。
　　本文對兩種方法用于多層多道焊二維模擬的適用性進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明：當(dāng)使用生死單元法分析時，由于“殺死”的單元在激活前不參與有限元計算，“殺死”的單元的節(jié)點(diǎn)不會因為已激活單元的變形而產(chǎn)生位移，也就是無法和“活單元”的節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)變形，導(dǎo)致計算之前建立的焊道網(wǎng)格發(fā)生畸變，計算結(jié)果錯誤甚至計算停止；用靜態(tài)單元法進(jìn)行模擬則存在另外一個問題，當(dāng)單元的材料性能設(shè)

3、置很小時(一般取真實值的10-5)，剛度矩陣元素取值差異過大，從而導(dǎo)致求解困難，計算效率大大降低，甚至計算不收斂。
　　本文針對以上兩種方法的不足，提出一種應(yīng)用于多層多道焊接的新的數(shù)值模擬方法——節(jié)點(diǎn)動態(tài)松弛法。該方法的思想是：在建立焊道單元的同時，采用一維線彈性單元建立焊道單元節(jié)點(diǎn)和焊道邊界上節(jié)點(diǎn)的彈性連接系統(tǒng)，使得整個分析模擬基于一個彈塑性本構(gòu)系統(tǒng)與一個彈性系統(tǒng)組成的復(fù)合系統(tǒng)，在開始計算時，仍然采用生死單元法來殺死焊道單元，當(dāng)