焊接有限元技術(shù)

第1章　有限元基礎(chǔ) 1
1.1　有限元產(chǎn)生的背景 1
1.2　有限元分析的作用及應(yīng)用領(lǐng)域 2
1.3　有限元的基本解題思想 3
1.4　有限元常用軟件簡(jiǎn)介 5
1.5　有限元軟件在焊接中的應(yīng)用 6

第2章 ANSYS軟件基礎(chǔ) 9
2.1 ANSYS軟件的模塊組成 9
2.2 ANSYS單位制的使用 12
2.3 ANSYS圖形界面的交互操作（GUI） 12
2.4　ANSYS的數(shù)據(jù)庫(kù)操作與文件管理 18
2.5 ANSYS在線幫助 20
2.6 ANSYS軟件的退出 21

第3章　ANSYS實(shí)體建模 22
3.1 有限元實(shí)體建模基礎(chǔ) 22
3.2 基本圖元對(duì)象的建立 23
3.2.1 點(diǎn)定義 23
3.2.2 線定義 27
3.2.3 面定義 30
3.2.4 體定義 33
3.3 布爾運(yùn)算 37
3.3.1 加（Add） 37
3.3.2 粘接（Glue） 37
3.3.3 搭接（Overlap） 37
3.3.4 減（Subtract） 38
3.3.5 切分（Divide） 38
3.3.6 相交（Intersect） 38
3.3.7 互分（Partition） 39
3.4 圖元對(duì)象的其他操作 39
3.4.1 移動(dòng) 39
3.4.2 旋轉(zhuǎn) 40
3.4.3 復(fù)制 40
3.4.4 鏡像 41
3.4.5 刪除 41
3.5 從第三方軟件中導(dǎo)入模型 42
3.5.1 IGES格式模型的導(dǎo)入 42
3.5.2 SAT格式模型的導(dǎo)入 42
3.6 實(shí)例1——工字梁的焊接 42
3.7 實(shí)例2——板筒焊接 46
3.8 實(shí)例3——圓筒焊縫 48

第4章　ANSYS網(wǎng)格劃分 52
4.1 定義單元屬性 52
4.1.1 單元類(lèi)型 52
4.1.2 實(shí)常數(shù)和截面屬性 54
4.1.3 材料屬性 55
4.2 指定網(wǎng)格控制及生成網(wǎng)格 58
4.2.1 分配單元屬性 58
4.2.2 網(wǎng)格密度控制 60
4.2.3 生成和改變網(wǎng)格 63
4.3 網(wǎng)格劃分方式 64

第5章 ANSYS加載與求解 71
5.1 載荷種類(lèi)及加載方式 71
5.2 定義載荷 74
5.3 求解 84
5.3.1 求解控制及求解器 84
5.3.2 多載荷步求解 87

第6章 ANSYS后處理 88
6.1 后處理概述 88
6.2 結(jié)果文件 88
6.3 后處理可用的數(shù)據(jù)類(lèi)型 89
6.4 通用后處理器POST1 89
6.5 時(shí)間歷程后處理器POST26 91

第7章 ANSYS命令流與參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言（APDL） 93
7.1 ANSYS命令流概述 93
7.2 ANSYS基本操作命令及流文件分析 95
7.2.1 命令流基本關(guān)鍵字 95
7.2.2 前處理器 96
7.2.3 加載與求解 103
7.2.4 后處理操作 105
7.2.5 實(shí)用菜單操作 106
7.2.6 流文件分析 108
7.3 ANSYS參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言（APDL） 109
7.3.1 自定義工具欄 110
7.3.2 定義參數(shù) 110
7.3.3 使用參數(shù) 110
7.3.4 獲取數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù) 111
7.3.5 數(shù)組初步 112
7.4 宏基礎(chǔ) 113
7.4.1 控制語(yǔ)句 115
7.4.2 建立宏的技巧 117
7.4.3 關(guān)于命令流的注意事項(xiàng) 117
7.5 編寫(xiě)命令流的良好習(xí)慣 118
7.6 APDL操作練習(xí) 118

第8章 焊接工程有限元分析 127
8.1 焊接過(guò)程有限元分析的意義和特點(diǎn) 127
8.2 焊接溫度場(chǎng)的分析理論 128
8.2.1 熱源計(jì)算模型 129
8.2.2 熱源計(jì)算模型的選取 130
8.3 焊接應(yīng)力和變形的分析理論 130
8.4 材料性能及邊界條件的影響 131
8.5 焊接過(guò)程有限元仿真 132
8.5.1 焊接過(guò)程溫度場(chǎng)模擬分析 132
8.5.2 焊接過(guò)程應(yīng)力場(chǎng)模擬分析 134
8.5.3 焊接金屬熔敷及凝固的模擬 135
8.6 基于ANSYS軟件的熔焊過(guò)程仿真 136

第9章 粘接封裝結(jié)構(gòu)有限元分析 145
9.1 電子封裝工藝簡(jiǎn)介 145
9.2 電子封裝國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 146
9.3 電子封裝的焊料研究 147
9.4 電子封裝面臨的工程問(wèn)題 149
9.5 芯片與基板粘接組裝問(wèn)題描述 149
9.6 GUI操作 150

第10章 方形扁平封裝結(jié)構(gòu)有限元分析 157
10.1 方形扁平封裝器件簡(jiǎn)介 157
10.2 QFP結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)在溫度循環(huán)載荷下的有限元分析 157
10.2.1 Anand黏塑性本構(gòu)模型 157
10.2.2 材料參數(shù) 158
10.2.3 單元類(lèi)型 159
10.2.4 有限元模型 159
10.2.5 載荷及邊界條件 159
10.2.6 分析過(guò)程的APDL命令流 160
10.2.7 結(jié)果分析 171
10.2.8 結(jié)論 172
10.3 QFP結(jié)構(gòu)焊點(diǎn)在位移循環(huán)載荷下的有限元分析 172
10.3.1 分析方案 172
10.3.2 分析過(guò)程的APDL命令流 172
10.3.3 結(jié)果分析 176
10.3.4 結(jié)論 177

第11章 焊球組裝結(jié)構(gòu)有限元分析 179
11.1 問(wèn)題描述 179
11.2 模型建立過(guò)程和參數(shù)定義 180
11.2.1 模型建立過(guò)程 180
11.2.2 參數(shù)定義 180
11.3 實(shí)體建模 182
11.3.1 單元復(fù)制得到完整結(jié)構(gòu) 184
11.3.2 邊界條件 185
11.4 加載及求解 185
11.5 結(jié)果分析 187

第12章 對(duì)接接頭雙面焊溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分析 190
12.1 問(wèn)題描述 190
12.2 操作步驟 191

第13章 丁字接頭溫度場(chǎng)及應(yīng)力場(chǎng)分析 203
13.1 生死單元法 203
13.2 問(wèn)題描述 204
13.3 操作步驟 205

第14章 攪拌摩擦焊有限元分析 212
14.1 問(wèn)題描述 212
14.2 材料的本構(gòu)模型 213
14.3 單元的選擇 213
14.4 邊界條件和載荷 213
14.4.1 熱邊界條件 213
14.4.2 力學(xué)邊界條件 214
14.4.3 載荷 214
14.5 GUI操作 214
14.5.1 前處理 214
14.5.2 求解 219
14.5.3 后處理 223

第15章 平板堆焊熱應(yīng)力分析 224
15.1 問(wèn)題描述 224
15.2 操作步驟 225

第16章 點(diǎn)焊有限元分析 231
16.1 問(wèn)題描述 231
16.2 操作步驟 231
16.2.1 模型建立 231
16.2.2 點(diǎn)焊和接觸的定義 233
16.2.3 加載與求解 233
16.2.4 查看結(jié)果 235

參考文獻(xiàn) 236