【讨论】再发移动热源加热多层材料的应力计算

hangch

在热喷涂过程中，金属在基体表面沉积形成薄壳，再随后的喷涂过程中会继续受到热源的作用。由于金属和基体的热膨胀系数不同，会产生热应力。温度场的计算程序如下：
/CLEAR,NOSTART  
/FILNAM,sample  
/TITLE,RESIDUAL STRESS ANALYSIS  
/UNITS,SI  
/PREP7  
ET,1,SOLID70  
ET,2,SOLID70  
MP,DENS,1,5250  
MP,C,1,650  
MP,KXX,1,5  
  
MP,DENS,2,7800  
MP,C,2,502  
MP,KXX,2,16.3  
/VIEW,1,1,1,1  
BLOCK,0,0.041,0,0.036,0,0.004  
BLOCK,0,0.041,0,0.036,0.004,0.0043   
VGLUE,ALL
LESIZE,1,,,36
LESIZE,4,,,41  
LESIZE,9,,,4
MSHKEY,1  
VATT,1,1,1
VMESH,1
LESIZE,8,,,36
LESIZE,5,,,41
LESIZE,25,,,1
MSHKEY,1  
VATT,2,1,2
VMESH,3  
/PNUM,DEFA  
EPLOT  
SAVE
FINISH  
  
/SOLU  
LSIZE=0.001  
V=0.4 !速度  
TINC=LSIZE/V !单步时间长度  
KK=1 !能量集中系数  
Qmax=1800000  
R=0.012  
MAX_TIME=41  
MAX_X=41  
MAX_Y=36
    
*DIM,FLUX2,TABLE,MAX_X,MAX_Y,MAX_TIME,X,Y,TIME  
*DO,K,1,MAX_TIME,1  
  *DO,I,1,MAX_X,1  
  FLUX2(I,0,K)=(I-1)*LSIZE  
  *ENDDO  
    
  *DO,J,1,MAX_Y,1  
  FLUX2(0,J,K)=(J-1)*LSIZE  
  *ENDDO  
   
   *DO,I,1,MAX_X,1  
    *DO,J,1,MAX_Y,1  
     XCENTER=V*(K-1)*TINC  
     YCENTER=0.01  
     DISTANCE=SQRT(((I-1)*LSIZE-XCENTER)**2+((J-1)*LSIZE-YCENTER)**2)  
     *IF,DISTANCE,LE,R,THEN  
     FLUX2(I,J,K)=Qmax/EXP(KK*DISTANCE**2/(2*0.004**2))  
     *ELSE  
     FLUX2(I,J,K)=0  
     *ENDIF  
    *ENDDO  
   *ENDDO  
  
  FLUX2(0,0,K)=(K-1)*TINC  
*ENDDO  
  
!开始计算  
  ANTYPE,TRANS  
  TUNIF,150 !初始温度150度  
  KBC,1  
    
  *SET,DELT,1  
   TIMINT,ON  
   AUTOTS,OFF  
    
   TT=0.05  
  
*DO,TM,1E-6,TT,TINC  
  /VIEW,1,1,1,1  
  /ANG,1  
  /REP,FAST  
    
  FLST,2,1,5,ORDE,1  
  FITEM,2,8  
    
  /GO  
  !*  
  TIME,TM  
  AUTOTS,0  
  DELTIM, , , ,1  
  KBC,0  
  !*  
  TSRES,ERASE  
  FLST,2,1,5,ORDE,1  
  FITEM,2,8  
  /GO  
  !*  
  !*  
  SFA,P51X,1,HFLUX,%FLUX2%  
  /STATUS,SOLU  
  SOLVE  
  OUTRES,ALL,ALL,  
  /PSF,HFLUX,,2  
    
  /REPLOT  
       
*ENDDO  
  
OUTRES,ALL,ALL,  
计算的到0.025s和0.05s的温度场如下所示：

hangch

0.05s的温度场为：

hangch

分别计算这两个时刻的应力场，程序如下：
/SOLU
LSCLEAR,SOLID
  
/PREP7  
ETCHG,TTS
KEYOPT,1,2,0
KEYOPT,1,4,0
KEYOPT,1,7,0
KEYOPT,1,8,0
  
KEYOPT,1,2,0
KEYOPT,1,4,0
KEYOPT,1,7,0
KEYOPT,1,8,0
  
MP,EX,1,3.66E11  
MP,ALPX,1,7.962E-6  
MP,NUXY,1,0.25  
  
MP,EX,2,1.2E11  
MP,ALPX,2,11.5E-6  
MP,PRXY,2,0.3  
  
FINISH  
  
/SOLU
  !ANTYPE,TRANS,REST  
  !DK,1,UX,0,,UY,UZ      !固定底面左上角的顶点
  DK,2,UY,0      !固定左侧面左下角的顶点
  DL,1,5,UZ,0    !固定左侧面底部直线  
  DA,5,UX,0      !固定左侧面
  *DO,tm,0.025,0.025,0.0025 !设置时间步长和区间  
  !ANTYPE,TRANS,REST,41
  TIME,tm !当前时间为tm  
  LDREAD,TEMP,,,TIME,0,'sample','RTH' !读入时间tm时的温度分布  
  DELTIM,,,,20 !初始步长  
  SOLVE  
  *ENDDO  
  FINISH  
只需改动tm的值即可计算0.05s的应力。
但是，奇怪的是计算得到的应力分布不仅非常对称，而且两个时刻的分布完全一样，不知道是哪里出了问题，请高手指教，非常着急！！！
我得到的应力图如下：

hangch

0.05s的应力图如下：
热流在表面的分布明显不对称，不知道得到的应力为什么是对称的，实在不理解？非常急，在线等！！！

ainite

计算应力部分*DO语句有问题，tm要和温度场计算时tm对应，应力的产生是连续的，不能孤立取值。

hangch

但是应力场计算时不是没循环一次就读入一次当前时刻的温度场，由于温度场已经考虑了叠加的效果，所以应力场应该不存在叠加的问题把？所以我只计算一个时刻的应力值和循环连续计算多个时刻的应力值应该都可以把？
  
而且用循环的方式来计算应力场，只需做如下改动即可
*DO,tm,1E-6,0.05,0.0025 !
  
我也计算过，整个应力场每一步的计算结果都一样，应力的分布呈现对称的特性，但是热源的分布明显不对称，不知道问题出在哪里？请指教

ainite

hangch wrote:
我也计算过，整个应力场每一步的计算结果都一样

  
你是如何算的，请把应力计算部分命令流贴出来。

hangch

命令流就在上面，只需要把tm的循环条件如前所述改一改就行。
/SOLU  
LSCLEAR,SOLID  
  
/PREP7  
ETCHG,TTS  
KEYOPT,1,2,0  
KEYOPT,1,4,0  
KEYOPT,1,7,0  
KEYOPT,1,8,0  
  
KEYOPT,1,2,0  
KEYOPT,1,4,0  
KEYOPT,1,7,0  
KEYOPT,1,8,0  
  
MP,EX,1,3.66E11  
MP,ALPX,1,7.962E-6  
MP,NUXY,1,0.25  
  
MP,EX,2,1.2E11  
MP,ALPX,2,11.5E-6  
MP,PRXY,2,0.3  
  
FINISH  
  
/SOLU  
  !ANTYPE,TRANS,REST  
  !DK,1,UX,0,,UY,UZ !固定底面左上角的顶点  
  DK,2,UY,0 !固定左侧面左下角的顶点  
  DL,1,5,UZ,0 !固定左侧面底部直线  
  DA,5,UX,0 !固定左侧面  
  *DO,tm,1E-6,0.05,0.0025 !设置时间步长和区间  
  !ANTYPE,TRANS,REST,41  
  TIME,tm !当前时间为tm  
  LDREAD,TEMP,,,TIME,0,'sample','RTH' !读入时间tm时的温度分布  
  DELTIM,,,,20 !初始步长  
  SOLVE  
  *ENDDO  
  FINISH

ainite

应力连续求解的结果：（这个结果是你自己求出来的）

hangch

谢谢，应该是循环计算应力才是正确的

anzi0916

怎么不能看啊，想交流一下

zhuwenfeng

我把上面的代码运行了，应力运图也没有问题，但是我选择了右边中点的NO:7831的节点的时间历程曲线，应力河位移都出现大的震荡，这应该说明计算不正确没，这是为什么呢？附图如下

[ 本帖最后由 zhuwenfeng 于 2007-6-12 22:01 编辑 ]

zhuwenfeng

我把上面的代码运行，发现结构分析过程每个瞬时，节点温度载荷都为150度，而温度场计算的结果会超过150度，显然LDREAD,TEMP,,,TM,SMAPLE,RTH这个命令并没有把温度从热结果文件RTH中把节点温度载荷读进来。

但是应力云图结果看起来数据也“满”像的，这是为什么？请版主指点
谢谢

acailaogu

这个帖子太经典了，，，希望楼主或版主来解释下上面问题，使之更加完美啊