用于模擬材料增減的節(jié)點(diǎn)動(dòng)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(wèn)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(duì)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(guò)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(gè)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(shí)單元的材料屬性恢復(fù)到真實(shí)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(gè)較

2、小的值，以至于不影響其計(jì)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(shí)值。
　　本文對(duì)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(shí)，由于“殺死”的單元在激活前不參與有限元計(jì)算，“殺死”的單元的節(jié)點(diǎn)不會(huì)因?yàn)橐鸭せ顔卧淖冃味a(chǎn)生位移，也就是無(wú)法和“活單元”的節(jié)點(diǎn)協(xié)調(diào)變形，導(dǎo)致計(jì)算之前建立的焊道網(wǎng)格發(fā)生畸變，計(jì)算結(jié)果錯(cuò)誤甚至計(jì)算停止；用靜態(tài)單元法進(jìn)行模擬則存在另外一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)單元的材料性能設(shè)

3、置很小時(shí)(一般取真實(shí)值的10-5)，剛度矩陣元素取值差異過(guò)大，從而導(dǎo)致求解困難，計(jì)算效率大大降低，甚至計(jì)算不收斂。
　　本文針對(duì)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(dòng)態(tài)松弛法。該方法的思想是：在建立焊道單元的同時(shí)，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(gè)分析模擬基于一個(gè)彈塑性本構(gòu)系統(tǒng)與一個(gè)彈性系統(tǒng)組成的復(fù)合系統(tǒng)，在開(kāi)始計(jì)算時(shí)，仍然采用生死單元法來(lái)殺死焊道單元，當(dāng)