用于模擬材料增減的節(jié)點動態(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置為一個較

2、小的值，以至于不影響其計算結果，當焊道填充之后，單元的材料屬性恢復到真實值。
　　本文對兩種方法用于多層多道焊二維模擬的適用性進行了研究，研究結果表明：當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)點不會因為已激活單元的變形而產生位移，也就是無法和“活單元”的節(jié)點協(xié)調變形，導致計算之前建立的焊道網格發(fā)生畸變，計算結果錯誤甚至計算停止；用靜態(tài)單元法進行模擬則存在另外一個問題，當單元的材料性能設

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，提出一種應用于多層多道焊接的新的數值模擬方法——節(jié)點動態(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)點和焊道邊界上節(jié)點的彈性連接系統(tǒng)，使得整個分析模擬基于一個彈塑性本構系統(tǒng)與一個彈性系統(tǒng)組成的復合系統(tǒng)，在開始計算時，仍然采用生死單元法來殺死焊道單元，當