焊接数值模拟技术的发展现状

焊接技术培训中焊接变形与残余应力的数值模拟

焊接技术培训中焊接变形与残余应力的数值模拟焊接是一种常见的金属连接方法，广泛应用于各个行业。

然而，在焊接过程中，产生的焊接变形和残余应力往往会对工件的性能和质量造成一定影响。

因此，在焊接技术培训中，对焊接变形和残余应力进行数值模拟分析具有重要意义。

本文将探讨焊接技术培训中焊接变形与残余应力的数值模拟方法，并分析其应用前景。

一、焊接变形数值模拟焊接变形是指在焊接过程中，由于热引起的热应力和相变引起的力学应力而引起的构件变形现象。

为了准确预测焊接变形的情况，可以采用有限元数值模拟方法。

有限元数值模拟方法是一种将实际工程问题离散化为有限个简化的小单元进行计算的方法。

在焊接变形数值模拟中，首先需要建立焊接过程的热力耦合模型。

通过考虑焊接热源的热输入、热传导以及材料的相变特性等因素，可以准确地模拟焊接过程中的温度场变化。

然后，根据热力耦合模型，引入材料的本构关系和相变模型，可以计算得到焊接过程中的变形情况。

在数值模拟中，可以通过调整热源功率、焊缝几何形状以及材料的初始状态等参数，来对焊接变形进行优化。

此外，在数值模拟中还可以分析焊接变形对工件性能的影响，以指导焊接技术的改进和优化。

二、残余应力数值模拟焊接过程中产生的残余应力是指焊接完成后，由于焊缝区域的热胀冷缩差异而引起的应力。

残余应力的存在会降低工件的疲劳寿命和强度，甚至引发裂纹等问题。

因此，对焊接过程中的残余应力进行数值模拟分析是十分重要的。

在焊接残余应力数值模拟中，一般采用后处理方法来分析残余应力的分布和变化。

通过将焊接过程中的温度场和应力场输入到数值模拟软件中，可以得到焊接残余应力的分布情况。

同时，可以通过调整焊接参数和材料性质等因素，来研究焊接残余应力的变化规律。

在实际工程应用中，焊接残余应力数值模拟可以用于评估焊接工艺的可行性，为焊接工艺参数的选择提供依据。

此外，还可以通过优化焊接过程来减小残余应力的产生，提高工件的使用寿命和安全性。

三、数值模拟应用前景焊接技术培训中焊接变形与残余应力的数值模拟方法，在实际应用中具有广阔的前景。

有限元数值仿真焊接

有限元数值仿真焊接有限元数值仿真是一种通过计算机数值模拟物理现象的方法，在工业生产过程中具有广泛应用。

在焊接工艺中，有限元数值仿真可以模拟焊接时的温度场、应力场、塑性应变等，从而预测焊接过程中可能出现的问题。

本文将介绍有限元数值仿真在焊接中的应用。

有限元数值仿真是一种基于数学模型的数值计算方法，用于模拟各种物理现象，包括结构力学、流体力学、热传导等。

该方法将连续体划分为有限数量的单元，在每个单元内建立数学模型进行计算，然后通过单元之间的边界条件关系，将所有单元的结果综合起来得到整体结果。

在焊接中，有限元数值仿真可以将焊接过程分为一系列的时间步骤，每个时间步骤内进行温度场、应力场、塑性应变等参数的计算，并通过不同的单元间的耦合关系完成最终的模拟，得到焊接过程中的温度场、应力场等参数。

1. 模拟焊接过程中的温度场有限元数值仿真可以模拟焊接过程中的温度场分布，对于评价焊接接头的质量和找出潜在的焊接问题非常有帮助。

通过数值仿真，可以预测焊缝的温度分布，从而避免出现焊接缺陷，如裂缝、变形等。

2. 分析焊接接头的应力场在焊接接头中，由于温度的变化，焊缝处可能存在应力集中，而应力集中部位可能会导致焊接接头的破坏。

有限元数值仿真可以模拟焊接接头的应力场分布，查找潜在的应力集中问题，并提供相应的解决方案。

3. 预测焊接接头的变形焊接过程中，由于热应力的影响，焊接接头可能会发生变形。

有限元数值仿真可以预测焊接接头的变形情况，并提供解决方案。

同时，这也可以作为指导焊接过程控制的重要依据。

焊接接头的塑性应变是评价焊接接头质量的一个重要指标。

有限元数值仿真可以模拟焊接接头的塑性应变，以评估接头的结构强度和稳定性。

三、有限元数值仿真的研究发展现状随着计算机技术的发展，有限元数值仿真在焊接领域已经取得了很大的进展。

目前，国内外多个研究机构都在进行有限元数值仿真技术的应用研究。

例如欧洲联盟已经成立了一支由11个成员组成的焊接数值分析小组，他们致力于推动有限元数值仿真技术的发展和应用。

焊接过程中的数值模拟与仿真技术

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跨学科合作与创新：焊接过程的数值模拟与仿真技术需要与多个学科领域进行合作和创新。未来发展需要加强跨学科合作，推动焊接技术
的进步和应用。
结论与展望
结论
焊接过程中的数值模拟与仿真技术对于提高焊接质量和效率具有重要意义
通过数值模拟与仿真技术可以预测和优化焊接过程，降低成本和减少废品率未来随着计算机技术和数值计算方法的不断发展，数值模拟与仿真技术将更加精确和高效
仿真结果分析：通过仿真计算，可以得到焊接过程中的温度场、应力场等关键参数，为优化焊接工艺和提高焊接质量
提供依据。
数值模拟与仿真技术在焊接中的挑战
与未来发展
数值模拟与仿真技术在焊接中的挑战
焊接过程的复杂性：焊接过程中涉及的材料、温度、应力等多种因素，使得数值模拟与仿真技术面临诸多挑战。
建模与计算的准确性：焊接过程的数值模拟与仿真需要精确的模型和计算方法，以确保结果的准确性和可靠性。
性、焊接工艺参数等。
应用实例展示：展示基于 C OMS O L 的焊接过程仿真的实际应用案例，包括焊接
缺陷预测、焊接工艺优化等。
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C OMS O L 软件介绍： C OMS O L 是一个强大的多物理场仿真软件，支持电场、力学、流体等多种物理场的耦合计算。
焊接过程中数值模拟的原理与方法
焊接过程的物理模型
焊接过程的物理模型概述焊接过程的物理模型建立焊接过程的物理模型求解方法焊接过程的物理模型应用案例
数值模拟的基本原理
有限元法的基本原理
有限差分法的基本原理
边界元法的基本原理
数值模拟的精度与稳定性分析

浅析我国焊接技术的现状与未来发展

浅析我国焊接技术的现状与未来发展【摘要】在我国制造业发展的过程中，焊接技术是人们常用的加工工艺。

本文通过对我国现阶段焊接技术的发展现状进行简要的介绍，阐述了我国焊接技术的未来发展趋势，以供相关人士参考。

【关键词】焊接技术；材料；发展现状；发展趋势随着科学技术的不断发展，焊接技术也在进行不断的创新和发展，这不仅有利于我国社会经济建设，还有效的促进了我国现代制造业的发展。

目前，人们为了推动缓解制造技术的创新和发展，也将许多先进的科学技术和科学理念应用到其中。

下面我们就对我国焊接技术的现状和未来发展趋势进行介绍。

一、我国当前焊接技术的发展现状目前，在我国社会经济发展的过程中，人们对生活水平的要求也越来越高，而钢结构材料作为我国城市建设、社会发展的基础材料之一，人们对其材料性能的要求也在逐渐的提高，因此我们在对其进行相关的加工处理施工的时候，人们就对焊接技术进行严格的要求，从而使其焊接技术的加工处理效果满足工程设计的相关要求。

而随着电子信息化时代的到来，人们也将许多先进的科学技术应用到了焊接加工技术当中，从而实现了焊接技术的自动化。

这不仅有效的加快了焊接施工的工作效率，还大幅的提高了焊接的质量。

目前，我们也已经将焊接技术应用到各个行业当中，并且还充分的利用了计算机技术和防治设计受到，来对焊接过程中产生的应力变形进行相关的控制。

如今，在我国焊接技术创新发展的过程中，人们已经开始全面的对焊接介绍的内容展开了全面的分析，进而有利于我国焊接技术的发展。

二、当前我国焊接学科研究成就及进展1.高品质焊接材料的生产与应用钢铁生产技术的产生和发展都和焊接技术有着密切的关系，人们可以通过焊接来对钢铁材料的性能进行全面的提高。

但是，在对其进行焊接施工处理的过程中，施工人员没有严格的按照工程施工的相关标准来对其进行焊接处理，使其自身结构的平衡性结晶组织出现问题，那么这就对钢铁焊接材料的品质有着一定的影响。

为此要实现高品质焊接材料的生产，施工人员就要结合相关的焊接要求，来对其焊接材料、金属质量以及纯度等各个方面进行严格的控制，尽可能的避免人们在对金属材料进行焊接加工处理的过程中出现问题。

焊接工艺中的数值模拟与仿真优化

焊接工艺中的数值模拟与仿真优化焊接是一种常见的金属连接方法，广泛应用于制造业的各个领域。

然而，传统的试错方法在焊接工艺的优化中存在一些困难和不足。

为了提高焊接工艺的效率和质量，数值模拟与仿真技术成为了焊接工艺优化的重要手段。

数值模拟是利用计算机模拟焊接过程中的热传导、相变、应力和变形等物理现象的方法。

通过建立数学模型和采用数值计算方法，可以预测焊接过程中的温度场、应力场和变形情况，从而为优化焊接工艺提供理论依据。

数值模拟不仅可以减少试验成本和时间，还可以提高焊接工艺的稳定性和可靠性。

在数值模拟中，材料的热物性参数是一个重要的输入参数。

通过实验和理论计算，可以获得材料的热导率、比热容和熔点等参数。

同时，焊接过程中的热源也需要进行建模。

根据焊接方式和焊接材料的不同，可以采用点源模型、线源模型或面源模型来描述热源的分布和功率。

除了热传导，相变也是焊接过程中的一个重要现象。

在焊接过程中，金属经历了固态、液态和气态三个相态的转变。

相变过程会引起温度的变化，从而影响焊缝的形成和性能。

数值模拟中，可以采用相变模型来描述相变过程，并通过计算相变潜热和相变温度来确定相变的位置和时间。

焊接过程中产生的应力和变形对焊缝的质量和性能也有重要影响。

应力和变形的产生主要是由于焊接过程中的热膨胀和材料的塑性变形。

数值模拟中，可以采用有限元方法来计算焊接过程中的应力和变形。

通过调整焊接参数和优化焊接序列，可以减少应力和变形的产生，提高焊接工艺的稳定性和可靠性。

数值模拟不仅可以用于焊接过程的优化，还可以用于焊接接头的设计和评估。

通过数值模拟，可以预测焊接接头的强度、疲劳寿命和断裂行为。

同时，还可以优化焊接接头的几何形状和尺寸，提高焊接接头的性能和可靠性。

除了数值模拟，仿真优化也是焊接工艺优化的重要手段之一。

仿真优化是利用计算机模拟和优化算法来寻找最优的焊接参数和工艺条件。

通过建立数学模型和采用优化算法，可以在设计空间中搜索最优解。

数字化焊接技术研究现状与趋势

数字化焊接技术研究现状与趋势摘要：随着电子技术、计算机技术的快速发展，数字化技术已经逐渐渗透到焊接的各个环节。

数字化焊接技术是多种技术的集成应用，包括机器人技术、传感技术、CAD/CAPP技术、网络技术、智能控制技术、数字建模技术等。

关键词：数字化；焊接工艺；发展趋势伴随着现代信息技术的应用，数字化概念越来越清晰的呈现在了人们面前。

所谓的数字技术通常主要是指根据计算机互联网为技术手段，根据信息的离散化程度以及传感和处理等学科理论方式为基础的集成技术。

数字化技术作为信息技术的核心，也是两化融合的关键，是发展最为迅速的信息化技术，数字化焊接技术主要是数字化技术和焊接工艺技术相互结合而成的一类数字化应用技术，主要是包括了焊接装备数字化以及焊接工艺数字化等方面。

一、焊接技术概述焊接技术是在高温或高压条件下，利用焊丝或焊条等相关的焊接材料焊接两块及以上的木材，将两块木材焊接成一个整体。

焊接技术是一种传统的制造业工艺。

焊接技术在工业中的应用时间尚短，但焊接技术发展速度较快。

当前，焊接技术已经成为促进我国经济发展的关键力量。

焊接技术正逐渐向数字化、智能化方向发展。

当前，焊接技术中最为突出的技术就是数字化技术。

所谓数字化技术特指利用互联网技术、计算机技术，通过信息离散化的方式，表述、传感、传递、处理、存储、执行和集成等信息科学理论及科学方法为基础的集成化焊接技术。

数字化焊接技术对于当代经济发展具有重要价值。

数字化化焊接技术一方面保证了焊接质量，提升了焊接工作效率，另一方面还改善了焊接工作环境，避免工作环境对工人的影响，减轻或消除了职业病的危害，同时也降低焊工的劳动强度，焊接自动化可以在恶劣的环境下进行焊接作业，比如各种爬行焊接机器人、水下焊接机器人等类型机器人的应用可以减轻或避免焊接人员在焊接过程中所面临的危险。

因为数字化焊接技术是通过计算机、互联网等电子系统进行控制，能够通过调整控制焊接的参数值。

因此，数字化焊接技术加工制造的质量是稳定而一致的，焊接水平也是恒定的。

现代焊接技术发展的现状及展望

现代焊接技术发展的现状及展望随着科技的进步，焊接技术有了很大的发展，对工业诸多领域有了较为广泛的应用。

文章对现代焊接技术发展的现状及展望进行了探讨，具有一定的借鉴意义。

标签：现代焊接技术发展现状展望一、前言文章对焊接技术发展的现状进行了介绍，对现代焊接技术发展成果进行了阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，对现代焊接技术的任务和展望进行了探讨。

二、焊接技术发展的现状近年来随着制造业的蓬勃发展，提高焊接生产的生产率，保证产品质量，实现焊接生产的自动化和智能化越来越受到焊接生产企业的重视。

现代智能控制技术、数字化信息处理技术、图像处理及传感器技术、高性能CPU芯片等现代高新技术的融入，使现代焊接技术取得了长足进步。

1.焊接工艺高速高效化以实现高速度、高熔敷率、高质量的焊接工艺为目标，国内外在多牡多弧焊接工艺、多元气体保护焊接工艺、活性化焊接新工艺等方面开展了广泛深入的研究，且取得了显著成效。

在多丝多弧焊接新：工艺方面，日本、瑞士、德国等国公司在多根焊丝配以单个或多个电源方面开展了大量的焊接研究丁作，在提高焊接生产速度和金属熔敷率方面取得了一些实用化的成果。

2.焊接质量控制智能化技术焊缝跟踪是保证自动焊接质量的关键。

在焊缝自动跟踪方面，采用的技术及获得的成果比较多。

在熔滴过渡控制方面，由于焊接电源控制数字化技术的发展及先进电子元件在焊接领域的应用，使得对熔淌控制的研究达到了相当高水平。

3.焊接生产自动化及智能化技术水平焊接过程的自动化与智能化水平主要体现在焊接机器人技术的发展水平。

目前应用广泛的焊接机器人大多属于示教再现型。

此类机器人不具备对工件装配误差、焊接过程中的热变形等环境变化，以及对工作对象变化的自适应能力，因此，研制新一代具有多种传感功能的、能够自动制订运动轨迹、焊矩姿态和焊接参数的智能机器人将成为主要的发展方向。

三、现代焊接技术发展成果1.激光焊接在设备生产与研究上，主要生产千瓦级的CO2激光设备和1千瓦以下的固体YAG激光设备。

焊接数值模拟研究现状

焊接数值模拟研究现状摘要：随着计算机软硬件技术的快速发展,使得研究复杂焊接结构的焊接过程成为可能，为我们研究单层网壳结构中箱型截面焊接节点制创造了条件。

本文主要介绍焊接数值模拟概念及方法，热源模型研究现状、焊接数值模在残余应力方面的研究现状。

关键词：焊接，数值模拟，残余应力引言：焊接数值模拟是随着社会进步和计算机发展而兴起的一种模拟分析方法。

该法可以弥补实验研究方法试验场地难、实验经费高以及理论分析很难应用于复杂模型的问题，缩短了试验周期和计算的繁琐，有限元数值模拟可以较好的模拟节点在不同边界条件、不同荷载、不同材料性能等情况下的受力性能，通过有限元应力和应变结果的分析，可以对节点的受力有一个较好的了解和把握，对于受力的薄弱区可以采取相应的措施，而且条件的改变和模型的建立在有限元软件中都可以实现。

1.焊接数值模拟概念及方法焊接数值模拟就是通过建立适当的数学模型，对其施加初始条件和边界条件，求解相应的微分方程组来解决焊接热过程、应力和变形等问题，并将分析得到的结果通过计算机直观地表达出来，设计人员可以通过模拟焊接过程对焊件进行检验，并对工件结构形式以及焊接工艺参数进行优化[1]。

焊接数值模拟常用的方法有三种：差分法、有限元法和边界元法[2]。

差分法顾名思义就是运用简单的差商对函数进行计算。

目前，能进行焊接模拟的主要软件有：ANSYS、ABAQUS、MARC、Simufact.welding、SYSWELD、JWRIAN等。

2.焊接数值模拟热源模型研究现状实际焊接过程中熔池受到保护气体及焊接电弧的冲击等多种因素的复杂影响，熔池内的瞬态热流密度和温度分布难以通过试验准确获得[3]，因此国内外学者根据熔池轮廓特点建立了相应的简化模型。

热源模型的准确性通常采用熔池轮廓匹配原则进行评估，即对比模拟熔池横截面与实际焊缝横截面，两者越接近表示建立的热源模型及参数越接近实际焊接热流分布。

由于焊接工艺及参数直接影响了焊缝横截面的形状和尺寸，因此国内外研究学者针对不同的焊接工艺及参数开发了一系列热源模型，使得模拟熔池横截面能与实际焊缝横截面相匹配。

焊接多物理场耦合数值模拟的研究进展与发展动向

并利用ＶＦ法模拟计算了激光＋Ｇ复合热源固定焊ＯＭＩ过程中填充金属与熔池的相互作用及相应的温度场和
２１０第１期２年１３
Ｋｐａａｌｎ利用一个从Ｒｓｎｈｌ析解推导而来的ｏｅｔａ解热传导公式，纵截面上逐点求解能量平衡方程，定在确
复杂结构和接头形式，要了解其的残余应力分布，过
去是很困难的一件事。焊接热弹塑性的理论和方法为
随着计算机和数值分析技术的突飞猛进，一些大型的力学通用软件也获得了迅速发展，如ＭＡＣ，ＲＡＡＳＡＳＢＱＵ，ＮＹＳ等。目前利用这些软件进行二次开发已经可以对许多焊接应力与变形问题进行分析，由此
在２０世纪８０年代初．西安交通大学和上海交通
大学等就开始了关于焊接热弹塑性理论及其在焊接应
热焊接法降低管子焊接接头内壁残余应力效果的研
力与变形中应用的研究工作。上海交通大学在１８９５年出版了“ 值分析在焊接中应用 ” 对当时国内外的研数，
部物理机制相对于单种焊接工艺更加复杂。它不仅涉
值模拟对激光焊工艺进行优化设计．显得越来越重
要。在激光焊接小孔和熔池动态行为的研究方面．已

焊接数值模拟

电阻点焊过程数值模拟技术研究进展及应用摘要：数值模拟方法一直是研究和电阻点焊过程的有效方法。

详细介绍了电阻点焊过程数值模拟技术的研究现状和进展及其工业应用。

并指出了电阻点焊过程数值模拟及应用的发展方向。

1 引言电阻点焊以其生产效率高、焊接质量易保证、易实现自动化等优点而在汽车、航空及航天等工业领域获得了广泛的应用【1】。

然而电阻点焊又是一个高度非线性的电、热、力等变量作用的耦合过程，其中包括焊接时的电磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力与变形等，且电阻点焊熔核形成过程的不可见性和焊接过程的瞬时性给试验研究带来了很大困难，使人们对电阻点焊的过程机理一直缺乏比较深入的认识。

计算机技术和数值模拟技术的发展为电阻点焊研究提供了有效的理论分析手段，国内外的学者一直在尝试利用数值模拟的方法来研究点焊过程，已相继建立了许多数值模型，并取得了很多突破。

2 点焊过程数值模拟分析方法的演化过程【2】数值模拟技术应用于电阻点焊源自20 世纪60 年代，研究者们依据描述力、热、电过程的基本方程并对方程中参数变化和边界条件进行简化和假设，建立了点焊过程的数学模型，进而用数值模拟的方法对点焊过程温度场、电流场、电势和应力、应变场进行求解，用以研究点焊过程机理。

其分析方法从有限差分发展到有限元，模型从一维发展到三维，从单场分析发展到多物理场耦合分析，考虑的因素越来越多并且越来越接近实际。

学者Chang 【3】对此有过详细的总结。

总的来说，点焊数值模拟分析方法的演化大致可以分为以下4个阶段。

（1）有限差分法【3】。

有限差分法在早期对碳钢电阻点焊电热分析中应用得非常多。

其优点是计算简单，收敛性好，但是有限差分法无法求解力学问题。

因此，焊接过程中的力效应和热电效应的相互作用无法通过有限差分法来表征和求解。

（2）有限单元法【3】。

1984 年，学者Nied 【4】首次采用有限单元法来模拟电阻点焊过程中的预压阶段和通电阶段，他指出忽视预压阶段接触半径的变化是产生后续误差的根源，并通过计算获得了预压阶段电极和工件（E ／W）及工件之间（W／W）的实际接触面积，并以此计算结果来进行热、电耦合分析。

焊接数值模拟的研究和发展

焊接数值模拟文献综述摘要焊接作为现代制造业必不可少的工艺，在材料加工领域一直占有重要地位。

焊接是一个涉及到电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程，焊接现象包括焊接时的电磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力和变形等。

焊接过程产生的焊接应力和变形，不仅影响焊接结构的制造过程，而且还影响焊接结构的使用性能。

这些缺陷的产生主要是焊接时不合理的热过程引起的。

由于高集中的瞬时热输入，在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力(焊接残余应力)和变形(焊接残余变形、焊接收缩、焊接翘曲) ，而且焊接过程中产生的动态应力和焊后残余应力影响构件的变形和焊接缺陷，而且在一定程度还影响结构的加工精度和尺寸的稳定性。

因此，在设计和施工时必须充分考虑焊接应力和变形的特点。

焊接应力和变形是影响焊接结构质量和生产率的主要问题之一，焊接变形的存在不仅影响焊接结构的制造过程，而且还影响焊接结构的使用性能。

因此对焊接温度场和应力场的定量分析、预测、模拟具有重要意义。

传统的焊接温度场和应力预测依赖于试验和统计基础上的经验曲线或经验公式。

但仅从实验角度研究焊接热应力和焊后残余应力和变形问题难度很大，无前瞻性，不能全面预测和分析焊接对整个结构的力学特性影响，客观评价焊接质量。

在研究焊接生产技术时，往往采用试验手段作为基本方法，但大量的试验增加了生产成本，耗费人力物力，尤其在军工、航天、潜艇、核反应堆等大型重要焊接结构制造过程中，任何尝试和失败都将造成重大经济损失，而数值模拟将发挥其独特的能力和优势。

随着有限元技术和计算机技术的飞速发展，为数值模拟技术提供了有力的工具，很多焊接过程可以采用计算机数值模拟。

随着差分法、有限元法的不断完善，焊接热应力和残余应力模拟分析技术相应的发展起来。

随着计算机技术发展，20世纪末提出了计算机模拟的手段，为热加工包括焊接技术的发展创造了有力的条件。

焊接过程数值模拟可包括以下几个方面：(1) 焊接热过程；(2) 焊缝金属凝固和焊接接头相变过程；(3) 焊接应力和应变发展过程；(4) 非均质焊接接头的力学行为；(5) 焊接熔池液体流动及形状尺寸；(6) 重大结构及其部件的应力分析。

国内焊接技术应用现状与发展趋势

国内焊接技术应用现状与发展趋势随着工业化进程的不断推进，焊接技术在国内的应用越来越广泛。

焊接技术是一种将两个或多个金属或非金属材料通过热力或压力连接在一起的技术。

它在制造业、建筑业、航空航天、汽车制造等领域都有着广泛的应用。

本文将从国内焊接技术应用现状和发展趋势两个方面进行探讨。

一、国内焊接技术应用现状1. 焊接技术在制造业中的应用在制造业中，焊接技术是一种非常重要的连接技术。

它可以将不同材料的零部件连接在一起，形成一个完整的产品。

目前，国内的制造业中，焊接技术已经广泛应用于汽车制造、船舶制造、机械制造等领域。

例如，汽车制造中的车身焊接、发动机焊接、底盘焊接等都是焊接技术的应用。

2. 焊接技术在建筑业中的应用在建筑业中，焊接技术也有着广泛的应用。

例如，钢结构建筑中的焊接、管道焊接、钢板焊接等都是焊接技术的应用。

随着建筑业的不断发展，焊接技术在建筑业中的应用也会越来越广泛。

3. 焊接技术在航空航天中的应用在航空航天领域中，焊接技术也是一种非常重要的连接技术。

例如，飞机的机身、发动机、燃油箱等都需要使用焊接技术进行连接。

随着航空航天技术的不断发展，焊接技术在航空航天领域中的应用也会越来越广泛。

二、国内焊接技术发展趋势1. 自动化和智能化随着科技的不断发展，焊接技术也在不断进步。

未来，焊接技术将会越来越自动化和智能化。

例如，自动焊接机器人的应用将会越来越广泛，这将大大提高焊接效率和质量。

2. 环保和节能在焊接过程中，会产生大量的废气和废水，这对环境造成了很大的污染。

未来，焊接技术将会越来越注重环保和节能。

例如，采用高效的焊接设备和焊接材料，可以减少焊接过程中的能耗和废气排放。

3. 多材料焊接随着材料科学的不断发展，未来的产品将会越来越多样化。

这就需要焊接技术能够适应不同材料的连接需求。

未来，多材料焊接技术将会越来越重要。

4. 焊接自检测技术焊接质量是焊接技术的核心问题。

未来，焊接自检测技术将会越来越重要。

数值模拟在焊接中的现状与应用

数值模拟在焊接中的现状与应用本学期我们系统地学习了《计算机辅助焊接工程》这门课程。

尤其是对ANSYS 软件的学习对我们将来的工作会有很大的帮助，ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。

因此它可应用于以下工业领域：航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。

尤其在焊接中，也起到了很大的模拟分析作用。

下面本文通过参阅相关书籍和网上资料对数值模拟在焊接中的现状及应用做简要论述。

引言焊接是一个涉及传热学、电磁学、材料冶金学、固体和流体力学等多学科交叉的复杂过程。

由焊接产生的动态应力应变过程及其随后形成的残余应力，是导致焊接裂纹和接头强度与性能下降的重要因素。

迄今为止，焊接残余应力一直是人们关注的热点问题，仍是焊接生产领域中迫切需要解决的问题。

近年来，国内外学者对此进行了大量的研究，取得了丰硕的成果。

国外对焊接残余应力数值模拟技术的研究进展20世纪70年代初，日本大阪大学的上田幸雄教授等人首先以有限元法为基础，提出了考虑材料力学性能与温度有关的焊接热弹塑性分析理论，导出了分析焊接应力应变过程的表达式，从而使复杂的动态焊接应力过程的分析成为可能。

在此基础上又进行了深入的研究，创建了“计算焊接力学”新兴学科，于近期即将出版相关专著。

利用板壳理论，在分析平板对接过程焊接应力的基础上，提出了薄壁管对接环焊缝残余应力的计算方法，并将计算结果与试验结果进行比较，结果表明，计算值与试验值吻合较好。

但该方法是作为二维应力状态模型得到的计算公式，对于厚壁管道的三维应力状态就不再适用了。

Argyris等人于1978年又将管道对接环焊时的焊接应力问题进行了适当的简化，即认为整个圆周上的焊接是同时作用在管道上的，将三维焊接应力问题简化为轴对称问题。

由此，建立了轴对称的热—弹塑性有限元模型，对304不锈钢管道环焊缝内外表面的残余应力进行了计算，计算结果如图7所示，内外表面残余应力与试验结果基本吻合，说明此模型适用于预测管道环焊缝残余应力。

数字化焊接技术研究现状和发展趋势探析

数字化焊接技术研究现状和发展趋势探析摘要】近年来，我国经济实现了跳跃式发展，计算机、信息技术也实现了很大进步，对各行各业产生了非常深远的影响。

尤其是在数字化时代背景下，数字化技术已经逐渐渗透到焊接的各个环节。

数字化焊接已经逐渐成为焊接工艺的主要发展方向，数字化焊接具有功能强大、高效稳定、适应性强、扩展性高的优势。

基于这一情况，本文主要探索了数字化焊接技术目前的应用情况，并对未来的发展趋势进行了阐述。

【关键词】数字化焊接技术；现状；发展趋势随着信息技术的发展，数字化越来越受到人们大的关注，而数字化技术，指的就是以计算机及互联网为技术手段，以信息的离散化表述、传感、传递、处理、存储、执行和集成等信息科学理论及方法为基础的集成技术。

数字化作为信息化技术的核心，是两化融合的关键，是发展最为迅速的信息化技术，数字化焊接技术是数字化技术与焊接工艺技术相结合而产生的一类数字化应用技术，可显著提升产品焊接品质、稳定性、可靠性和生产效率，降低生产成本，提升整体效能。

一、焊接装备数字化技术（一）数字化焊接设备数字化焊机是指在逆变焊机的基础上，以数字控制技术为基础，采用数字信号处理器(DSP)作为核心，即用0/1编码的数字信号代替模拟信号。

从而获得具有精密化、网络化、高效化、绿色化和人性化的新型焊机。

数字化焊机主要特点之一是焊机内置“焊接专家系统及数据库”，使用者可实现一元化操作，可快速准确获得最优的焊接工艺规范参数，保证了焊接工艺品质，体现了数字化焊机核心能力。

（二）焊缝跟踪技术焊缝跟踪技术作为智能化单元技术，是数字化焊接的重要组成部分，目前主要的接缝跟踪可分为电弧自传感跟踪，如图1所示以及激光-CCD跟踪，如图2所示，传统的机械、其中激光-CCD跟踪以其灵活、方便、适应面宽、跟踪效果好等优势，表现最为活跃。

图2 激光-CCD接缝跟踪传感器电弧自传感跟踪主要适用于熔化极气保焊，焊枪摆动引起弧长有规律的波动，进而引起焊接电流急剧变化，同步感知电流的变化量，可获得焊枪和坡口横向与高低方向的偏差，实现在线调整，该方法不需要在焊枪上附加外部装置，电弧自传感，完全消除了盲区和滞后误差，实时性强、成本低等显著优势。

SYSWELD焊接过程数值模拟的应用及发展前景

SYSWELD焊接过程数值模拟的应用及发展前景摘要：本文对近年来SYSWELD焊接过程数值模拟的应用情况作了概括介绍，总结了SYSWELD在应用中存在的问题，并展望其在焊接生产领域的发展前景。

关键词：SYSWELD；焊接模拟；发展前景引言仿真技术已成为早期预测产品设计、加工工艺性能、实际使用中可能产生问题的主要手段之一。

而SYSWELD已经成为焊接、热处理、焊接装配工艺模拟的先导。

它综合考虑了材料性能，设计因素，工艺条件。

能够揭示出包含在焊接、热处理、焊接装配中的复杂物理现象，从而降低产品成本和焊接结构的重量，能通过SYSWELD焊接模拟指出所有物理作用引起的构件变形和焊后残余应力，在产品设计最初阶段保证最大安全性，并控制加工工艺。

焊接关键是尽可能的减少和消除焊接变形，减少修复量，研究不同工艺下的构件耐久度等。

焊接工程师需要通过优化工艺类型及焊接工艺参数找到变形、残余应力和塑性变形的最佳结合点，研究它们对焊后材料性能和零件最终形状的影响。

而SYSWELD可以在如下几点帮助焊接工程师：①SYSWELD焊接模拟能够估测焊接构件最终变形量，因为装配结构需要按一定顺序进行连续焊或点焊，所以合理的焊接位置和焊接顺序是焊接装配工艺设计的关键；②SYSWELD焊接模拟能够预测并使焊接变形量最小化，从而提高产品的整体质量，降低成本；③SYSWELD焊接模拟能够使残余应力最小化，通过焊接模拟使应力梯度最小化是控制焊接工艺的有效途径；④SYSWELD能够研究几何敏感性、材料和工艺参数，尤其是在设计阶段，可以减少设计错误，避免了后期昂贵的工程修改；⑤优化焊接工艺，SYSWELD中可以定义焊接顺序，控制焊接工艺参数，如焊接速度、热输入量等等。

1 SYSWELD焊接过程数值模拟的应用近十几年来，大量工程技术人员和科研专家应用SYSWELD焊接模拟使其在焊接领域的应用得到了快速发展，总计有近1000多项的研究成果，特别在2012年有近100多项的研究成果，并且有很多成果在指导工程实践中发挥了重要作用。

数值模拟技术在焊接应用中的前景

数值模拟技术在焊接应用中的前景姓名：班级：学号：数值模拟技术在焊接应用中的前景数值模拟是一种对复杂的工程和物理系统进行仿真的技术，其应用范围包括：宇宙飞船，机械制造, 电力工程, 化工，生物工程和材料科学。

数值模拟也叫计算机模拟，它以电子计算机为手段，通过数值计算和图像显示的方法，达到对工程问题和物理问题乃至自然界各类问题研究的目的在计算机上实现一个特定的计算，非常类似于履行一个物理实验。

这时分析人员已跳出了数学方程的圈子来对待物理现象的发生，就像做一次物理实验。

数值模拟实际上应该理解为用计算机来做实验。

比如某一特定机翼的绕流，通过计算并将其计算结果在荧光屏上显示，可以看到流场的各种细节：如激波是否存在，它的位置、强度、流动的分离、表面的压力分布、受力大小及其随时间的变化等。

通过上述方法，人们可以清楚地看到激波的运动、涡的生成与传播。

总之数值模拟可以形象地再现流动情景，与做实验没有什么区别。

焊接是一个涉及电弧物理、传热、传质、冶金和力学等多学科交叉的复杂过程。

随着计算机软硬件技术的发展，数值模拟技术已经渗透到焊接的各个领域，在航空航天、军工、能源、动力等领域，关键部件焊接过程仿真技术的实现，对于优化工艺过程，提高产品质量和清除安全隐患起着日益重要，甚至不可替代的作用。

已有的数值研究成果使我们对焊接的本质和规律有了进一步的了解，为解决焊接过程中存在的问题带来了新思路和新方法。

近年来随着计算机软硬件技术的快速发展,使得研究复杂焊接结构的焊接过程成为可能，为焊接结构变形的分析、预测和控制创造了条件。

焊接数值模拟技术的出现, 使焊接生产迅速朝着“理论→数值模拟→生产”模式的方向发展转变；焊接数值模拟技术的发展，使焊接技术正在发生着由经验到科学、由定性到定量的飞跃。

焊接过程数值模拟涉及的对象目前，焊接领域采用数值模拟方法涉及的对象大致有以下几个方面：（1）焊接温度场的数值模拟其中包括焊接热传导、电弧物理现象、焊接熔池的传热、传质行为等。

焊接工艺仿真技术应用与未来发展

焊接工艺仿真技术应用与未来发展ESI China 市场部经理焦立新焊接是应用最广泛的材料连接方式之一，同时也是历史非常悠久的制造工艺。

我国是钢铁产销大国，同样是焊接应用大国，当前的焊接应用中还存在很多落后的工艺方式，如何将现代的焊接数值仿真技术应用于传统的焊接工艺，利用先进的计算机数值模拟技术改造传统的焊接工艺，对加速我国焊接信息化与工业化的融合有着非常重要的意义。

焊接数值模拟技术的发展是随着焊接实践经验的积累，有限元数值模拟技术，计算机技术等的发展而逐步开始的。

焊接工艺的仿真，主要是针对焊接温度场，残余应力，变形等几个方面。

从而改善焊接部件的制造质量，提高产品服役性能，优化焊接顺序等工艺过程。

传统焊接质量的好坏非常依赖于焊接工人的经验，而通过焊接数值模拟技术就是利用数值模拟方法找到优化的焊接工艺参数，例如，焊接材料，温控条件，夹具条件，焊接顺序等等。

目前，焊接领域采用数值模拟方法涉及的对象大致有以下几个方面：（1）焊接温度场的数值模拟。

其中包括焊接传热过程，熔池形成和演变，传热，电弧物理现象等等。

（2）焊接金属学和物理过程的模拟。

包括熔化，凝固，组织变化，成分变化，晶粒的长大，氢扩散等等。

（3）焊接应力与变形的数值模拟。

包括焊接过程中应力应变的变化和残余应力应变等。

（4）焊接接头的力学行为和性能的数值模拟，包括断裂、疲劳、力学不均匀性，几何不均匀性及组织、结构、力学性能等。

（5）焊缝质量评估的数值模拟，包括裂缝、气孔等各种缺陷的评估及预测。

（6）具体焊接工艺的数值模拟。

例如电子束焊接、激光焊接、离子弧焊接、电阻焊等等。

常用的焊接数值模拟方法有：差分法、有限元法、蒙特卡洛法。

经过多年的发展，有限元数值模拟技术已经成为焊接数值仿真的主流方法，因为焊接最为关心的是变形和残余应力的控制，而有限元方法在这方面有着明显的优势。

目前焊接仿真软件有两类，一类是通用结构有限元软件，例如MARC, ABAQUS, ANSYS等，主要是考虑焊接的热物理过程，约束条件，进行热－结构耦合分析，得到变形和残余应力结果。

搅拌摩擦焊数值模拟的发展现状

２１０２年第８期１７
基金项目：０１年度国家８３计划海洋技术领域重大课题 “ 于摩擦叠２１６基
焊的水下钢结构修复技术 ”；北京市属高等学校人才强教深
化计划资助项目（ＨＲ０９７２）；科与研究生教育一重Ｐ２００２１学点学科一机械电子工程（ＸＭ０１— １２２— ００３）２１Ｐ２１０４２００３；０１年度北京市ＵＴ计划（ＲＡ类）目（ｏ１００３。项２ｌＪ０９）
焊的数值模拟经历了从一维到二维直到现在的三维模
型、稳态到瞬态、单一场到多场耦合、单一参量从从从场到多元参量场、单一的Ｌｇａｇ从ａｒｎｅ坐标系或Ｅｌｒｕｅ坐标系到复合的ＡＥＡｂｔｒＬｇａｇ —Ｅｌ）Ｌ（ｒｉａｙａｒｎｅｕｅ坐标系、ｒｒ从有限差分法到边界元法再到有限元理论这样一个曲折复杂的过程。随着算法的合理化、确化和软件的精多元化，拌摩擦焊的数值模拟正在经历一个前所未搅有的大蜕变，越来越趋向于集成化、确化、同化、精协关
１搅拌摩擦焊数值模拟的发展历史及现状摩擦焊接过程的数值模拟研究，本上是伴随着基摩擦焊接工艺的研究同步发展起来的。对搅拌摩擦焊工艺过程的数值模拟主要集中在以下三个方面：度温