【今日のANSYS】アーク溶接現象へのCFDの活用

皆さま、こんにちは。

IDAJのANSYSプロダクト担当の河口です。

CAEやCFDが世の中の役に立っている情報や興味を引く適用事例などの情報を、ANSYS, Inc.及びアンシス・ジャパン株式会社発行の情報誌「ADVANTAGE」の記事を中心にご紹介させていただきたいと思います。

今回は、アーク溶接現象CFDを適用した事例をご紹介します。

構造物の接合で用いられる溶接手法の一つであるアーク溶接。アーク溶接では、プラズマアークによる母材への入熱とプラズマジェットの発生、それにともなう母材の溶融と溶融金属の流れが発生します。これらの現象をシミュレーションするにはCFDが欠かせませんが、溶接棒・プラズマ・母材間で複雑に影響し合っているため、モデル化や計算手法に工夫が必要です。

本事例では、CFDツールとしてANSYS Fluentを利用しています。

 

・アーク溶接においては、急速加熱による接合で材質が変化し、変形、膨張収縮、残留応力によるき裂発生等の溶接欠陥が問題となっている

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・適切な溶接施工法や溶接条件は高度な技術であるため、理論的なアプローチが必要

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・アーク溶接で発生している現象は、溶接棒－プラズマ－母材間で複雑に影響し合っているため、モデル化や計算手法に工夫が必要

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・アークプラズマ解析（COSMOL）と溶融池流れ解析（ANSYS Fluent）を連成（マッピング）させよう！

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・ANSYS Fluentの標準機能ではマッピングできないため、UDFでマッピングの仕組みを構築

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・受け渡すパラメーターは、母材表面上の熱流束分布とアーク圧力分布

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・検証試験では「二色放射測温法」と呼ばれる手法を用い、溶融池表面の温度を測定。解析結果の再現性が認められた！

 

今回は残念ながら参照資料がございません。

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