厚板多道焊的焊接热源校核
专利基于焊接形貌快速校核焊接热源模型参数的方法及系统
专利基于焊接形貌快速校核焊接热源模型参数的方法及系统Patents are essential for protecting new inventions and technologies, as they provide the legal right to exclude others from making, using, or selling the patented invention. 专利对于保护新发明和技术至关重要，因为它们提供了从制造、使用或销售专利发明的合法权利。
One challenge in the field of welding is the accurate and efficient verification of welding heat source models, which are essential for ensuring the quality and integrity of welded structures. 在焊接领域，一个挑战是对焊接热源模型进行准确高效的验证，这对于确保焊接结构的质量和完整性至关重要。
To address this challenge, a method and system for quickly checking the parameters of welding heat source models based on the welding appearance is proposed in the patent. 为了解决这一挑战，该专利提出了一种基于焊接外观快速校核焊接热源模型参数的方法和系统。
The method involves capturing images of the welded joints, analyzing the welding appearance, and comparing the analysisresults with the parameters of the welding heat source model to determine if any adjustments are needed. 该方法涉及捕获焊接接头的图像，分析焊接外观，并将分析结果与焊接热源模型的参数进行比较，以确定是否需要进行任何调整。
中厚板CO_2多层多道焊对接接头焊接残余应力及其分布
文章编号:1006-4710(2007)04-0394-04中厚板CO2多层多道焊对接接头焊接残余应力及其分布张敏,周小华,李继红,王莹(西安理工大学材料科学与工程学院,陕西西安710048)摘要:阐述了焊接残余应力场数值分析的理论基础,确定了计算模型,并采用有限元数值方法模拟计算了CO2多层多道焊对接接头焊接残余应力的大小及其分布。
算例结果表明,模拟结果与试验测试结果基本吻合,证明本文方法正确且有效。
关键词:残余应力;有限元;数值模拟;生死单元中图分类号:TG401 文献标识码:AResearch on Finite Element of Residual Stresses ofC O2Multipass Welding in Mid-Thickness PlateZH ANG M in,ZHO U Xiao-hua,LI Ji-hong,WANG Ying(F aculty o f M aterial Science and Enginee ring,Xi'an U niversity of T echnology,Xi'a n710048,China)A bstract:This pape r states the theoretical foundation o f numerical analy sis of w elding residualstress field and decides the calculation m odel.Acco rding ly,the mag nitude and distributio n of welding residual stress in CO2m ultipass w elding were calculated by finite element num erical sim-ulatio n.The results o btained fro m the calculation examples indicate that the simulatio n results are fo und to be in basic co nsistency w ith those o btained from tests,w hereby proving that the method described in this pape r is co rrect and effective.Key words:residual stress;finite element;numerical simulatio n;birth and death o f element 在焊接过程中,焊接区以远高于周围区域的速度被急剧加热,并局部熔化。
16Mn特厚钢板多道焊温度场数值模拟
实 验 焊 接工 艺 参 数 与 模 拟 计算 所 用 的参 数 相 同， 采用 焊 条 电弧焊 打底 ５ ｍｍ， 焊前 预热 １０ｑ 。 ５ 焊 Ｃ 接 工艺 参 数如 表 ２所示 。
２３ 结 果 分 析 ．
由于 ６ ０ｍｍ 特 厚 板 对 接 焊 焊 接 道 次 较 多 ， 此
核 进行 分 布 式计 算 ， 时 ９ ， 储结 果 是 ２ ０Ｇ。 耗 ４ｈ 存 １
图 １ 焊 接 试 样 几 何 尺 寸
Ｆｉ ． Ｓｈａ ｇ１ ｐｅ ａｎｄ ｓｚ ｌ ｎｇ ｓ ｃｍ ｅ ｉｅ ｏｆｗｅｄｉ ｐｅ ｉ ｎ
１ ７道 焊 接 温 度 分 布 云 图 如 图 ４所 示 。
．
ｌ
表 ２ 焊 接 工 艺 参 数
＼
Ｔａｂ． Ｐｒ ｃ ｓ ２ ｏ ｅ ｓ ｐａｒ ｍ ｅ ｅ ｓ ｆ ｗｅ ｄｉ ａ ｔ ｒ ｏ ｌ ｎｇ
０
ｌ
＼ —
Ｉ
—
Ｉ ｌ
一一 …
焊接 焊接 焊接电流 焊接电压 焊速 焊丝直径
ｉ 设备 ｉ 方法 ｉ ， 。 Ｕ ￣ ｖｍ ｍｉ－ ￣／ｍ Ａ Ｐ ／ ｍ， ｎ！ ｂｍ
ａ ｄ ｍｅ ｓ ｒ ｄ ｖ ｌｅ （ ｏ１ ａ ｓ ｎ ａ ｕ ｅ ａ ｓＮ ． ｐ ｓ） ｕ ４
－
图 ８为焊接 进行到 ６ ６ １ ４５ （ ｓ ４道） ， ９ １ 、 １ 时 第 、０ １ 、 １ ２测点 （ 厚度 ｚ ３ ＝ ０ｍｍ； 焊接坡 口距离 分别 为 ＝ 距
・
５ ｉ，２ ｍ 一５ｉ ，５ ｒ 长度 为 ｙ ５５ ｍ） 度 ｎ －０ ｍ，３ ｌ －０ ｍ； ａ ｒ ｉｎ ｌ ａ ＝０ 温 ｍ
距 焊 接 坡 几距 离 ／ ｍｍ
厚钢板焊接线能量和板厚与CTOD之间的回归分析
第一 次 板厚 （ ） 别 为 ６ ． 、８ ０ｍｍ 的 Ｅ ０ Ｂ分 Ｏ ０ ３． Ｑ７
一
焊接 材料 是 从美 国进 口的 Ｃ ｎｒ８ ， ｏ ａｃ０ 等级 为
收稿 日期 ：Ｏ Ｏ０—８ ２ ｌ一５１
修 回 日期 ：Ｏ Ｏ０—９ ２ ｌ一６０ 作者简介 ： 张凤 武 （ ９ ５）男 ， 士 生 。 １８ 一 ， 硕
Ｅ＼ ＱＯ ７
， ，
Ｅ ５ ９６
ｆ
温 度为 一 ｌ ， Ｏ℃ 整个 试验 装置 及记 录仪器 见 图 ２ 。
实 验后 对各个 焊 接 接头 进 行 有 效性 检 验 ， 括 原 包
始 裂纹 长度 的有效 性 、 劳预 制裂 纹 的有 效性 （ 疲 长 度 、 向及其 平 直度 ） 试样 切 口加 工前 的金 相 学 方 ，
中 图分 类 号 ： ７ ． ３ Ｕ６ １８ 文献 标 志 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ １７ ５ （０ １ ０ —０ ３０ １７ —９ ３ ２ １ ） ３０ ８ —５
近 年来 由英 国焊 接 所 提 出 的测 试 断 裂 参 量 裂 纹尖 端 张 开 位 移 （ Ｔ Ｃ ＯＤ） Ｂ 一７ ４ 的 Ｓ ４ ８断 裂 韧 性 试 验标 准 ， 到 国 际 焊 接 学 会 的 重 视 并 予 以 受
图 ２ 试 验 装 置 及 记 录 仪 器 示 意
表 ３ 焊 材 化 学 成 分
表 ４ 第 一 焊 接 工 艺
８ ４
厚钢板焊接线能量和板厚 与 Ｃ Ｄ之间的 回归分析——张凤武 ， ＴＯ 苗张木 ， 陈小娟 ， 晓畅 冷
试 验后 所得 试 样 焊 缝位 置 （ Ｐ 的主 要 特 征 ｗ ） Ｃ Ｄ值 见 表 ６ ７ ＴＯ 、 。表 中 是 脆 性 失 稳 的
超高强钢板多层多道焊温度场有限元分析
超高强钢板多层多道焊温度场有限元分析翟紫阳;王克鸿【摘要】针对616超高强钢板焊接出现裂纹等问题,为优化焊接工艺参数,准确提供焊接条传下的温度场,采用Sysweld软件建立了15 mm厚板脉冲MIG多层多道焊有限元分析模型,对多道焊焊缝及热影响区形状尺寸透行计算,并分析比较模拟结果.结果表明,有效热输入功率为3 600W时,校核热源熔融最佳;距热源最近的特征点温度变化最迅速,最先升到峰值点,高温驻留时间最长;道间温度伴随焊接道次增多而逐步上升,控制道间温度可预防热影响区晶粒粗大,有助于改善接头组织.【期刊名称】《电焊机》【年(卷),期】2014(044)005【总页数】4页(P202-205)【关键词】616装甲钢;有限元模拟;多道焊;温度场【作者】翟紫阳;王克鸿【作者单位】南京理工大学材料科学与工程学院,江苏南京210094;南京理工大学材料科学与工程学院,江苏南京210094【正文语种】中文【中图分类】TG4020 前言焊接采用的是瞬态加热，从开始焊接到最终焊完冷却，经历了传热，金属熔化与凝固，冷却时的相变、应力变形等过程［1］。
准确描述焊接热过程是分析接头组织变化、应力变形分布的基础，计算机数值模拟技术的发展为焊接过程精确模拟提供了有利条件。
616装甲钢属于高强度特种钢，焊前热处理状态为调质或淬火+低温回火，组织为低碳板条马氏体与贝氏体，常温下屈服强度大于1 400 MPa，焊接时易出现裂纹。
特厚装甲板多层多道次焊接过程中，工件经历多次焊接热循环，温度场变化非常复杂，更易于出现焊接缺陷。
针对装甲车辆车顶炮塔焊接中出现的问题，基于Sysweld软件模拟15 mm厚装甲钢板对接接头温度场，为后续应力应变场分析作基础，并对计算结果进行分析。
1 焊接物理模型的建立1.1 试验材料与模拟工艺焊接试验母材为调质状态的616装甲钢板，将两块尺寸为80 mm×50 mm×15 mm的板材沿长度方向进行脉冲MIG对接焊，试件开X型坡口，焊接规范参数采用现行的工艺，热量输入体现为有效热功率选在2 400 W～3 800 W之间。
EH36船用中厚板多道焊温度场分析中的区域划分
（ ３ ）
式中Ｃ ｉ （ ｉ ＝ １ ， ２ ， ３ …） 表 示材 料 中第 ｆ 种化 学 元素 的质 量 百分数 （ 用 ％的表达 形 式 ） ，／ ａ ｉ 、ｐ ｉ 表 示第 ｆ 种 化学 成 分 的材 料常 数 ，ａ １ 为０ 【 Ｆ ｅ转变 为 １ ， ． Ｆ ｅ终 了时 的温 度 ，０ ２ 为Ⅱ 一 Ｆ ｅ转变 为 丫 一 Ｆ ｅ的起 始温 度 。 对 于经 历 多次 热循环 的多层 多道 焊 接 ，区域 划 分大致 与 一次 热循 环一 样 ，可 分 为焊缝 区 、粗 晶 区、
５ ５卷
第 １期 （ 总第 ２ ０ ８期 ）
王
匀， 等： Ｅ Ｈ ３ ６船用 中厚 板 多道焊 温度 场分 析 中的 区域划 分
历一 次 热循 环 的钢 板 ，沿 垂 直焊 缝方 向 由内 向外 划 分为 以下 几个 区域 ：焊 缝 区 、粗 晶区 、细 晶区 、粗 细 晶 区、 回火 区 。在 区域 边 界上 设置 温度 节 点 ，分别 为熔 点 Ｔ熔 、 点、 点 、死 点 。其 中 、 和
图１ 所示 。其中 表示焊缝中心的温度 ，
面 到钢 板 内部 ，划 分 的 ８ 个 区域是 ：
区、热影响区和母材 区四个区域 ，中厚板多层多道焊接经历多次热循环 ，区域 的定义不明确，界限不 清晰 ，使得多道次温度场分析相当复杂。大型焊接结构成本高，生产周期长，要对整个结构进行试验
研 究 几 乎不 可 能［ １ 。近 年 来 ， 国内外 学者 对 焊接 温度 场 的数值 模拟 做 了大 量研 究工作 。为 了后 处 理输 出方 便 ，会 按照 区 域位 置选 择 节 点，将 其 作为 温度 场 的取 值 点 ，然 而 对于 区域 划 分和 取值 点 的选 取 没
SYSWELD教材-03-焊接热源校核部分
四、热源校核焊接热源模型,可以认为是对作用于焊件上的、在一定时间和位置上的热输入分布特点的一种数学表达。
实际融焊过程是给焊件加热，热源模型就是在有限元计算中的输入热量，用数学函数表示出来。
热源模型的建立在SYSWELD里面使用热源校核工具界面，界面打开方法如下图所示，热源校核的实际操作步骤如下：1.建立网格此步骤的目的是建立焊缝周围的网格模型，对于T型焊缝，搭接焊，拼焊可以直接在系统上选择存在的模板文件。
本次采用T型焊缝为例，操作方法见下图，之后点击OK载入，parameters设置生成2D网格模型的参数，选取焊缝参数与实际焊缝厚度方向相一致。
窗口中选择选项，在左边输入框中输入数值，回车即可赋值给所选选项：参数设置分别为（单位mm）(1) C1板高度 3(2) C2板高度 3(3) C1板半宽度30(4) C1板半宽度30(5) 焊缝处面积 6.5(6) C1板厚度方向网格数4(7) C2板厚度方向网格数4(8) 最大的网格尺寸 3完成后，点击save，保存参数。
点击create mesh，即可生成在主窗口中生成2维网格。
如下图然后在热源校核界面上选择拉伸(Translation)或者旋转(Rotation)，点击Parameters按钮输入参数，本例中选择拉伸，参数如下(1) 拉伸总长度90(2) 在多大区域内划分细密网格30 (3) 热源中心所在位置距离拉伸的最末端的距离15(4) 最小网格尺寸 1(5) 最大网格尺寸 3输入后点击Save，进行保存。
返回到热源校核界面。
点击Create mesh，在主界面上生成3维网格如右图2.加载材料数据库和函数数据库a．加载材料数据库步骤如右图所示（注意在sysweld的软件界面上关闭窗口时，应选择下面的Quit或者Close按钮来关闭窗口）打开后，默认路径就是软件的安装目录，材料库文件选择welding.mat文件，点击OK，加载完成。
给焊接零件赋材料，本例材料均选择S355J2G3，方法如下b．加载函数库文件步骤如右图所示函数数据库是用来存放函数的，热源我们定义好后也是一个函数，校核完毕后将被存放在我们加载的函数库文件中。
211226072_交叉角焊缝的有限元模拟分析
交叉角焊缝的有限元模拟分析谭创(长江大学 湖北荆州 434023)摘要：采用HyperMesh对模型进行网格划分，利用生死单元法实现了对实际焊接过程的数值模拟，对不同方向焊缝的半封闭式箱型结构的进行了焊接温度和残余应力的数值模拟。
模拟结果表明，焊接过程中峰值温度区间位于2 050~2 150℃之间；每道焊缝焊接完成后残余应力都会发生变化，第一道焊缝焊接完成后，残余应力最大为316.7 MPa；第二道焊缝焊接完成后，残余应力最大为281.7 MPa；第三道焊缝焊接完成并经过装夹释放后，云图中残余应力基本呈对称分布，且残余应力最大值为367 MPa，位于三条焊缝交叉处。
关键词：数值模拟 焊接 残余应力 箱型结构中图分类号：TG404;TG156文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2023)08-0068-04 Finite Element Simulation Analysis of Cross Fillet WeldsTAN Chuang(Yangtze University, Jingzhou, Hubei Province, 434023 China)Abstract:HyperMesh was used to mesh the model, the life and death element method was used to realize the nu‐merical simulation of the actual welding process, and the numerical simulation of the welding temperature and re‐sidual stress was carried out for the semi-closed box structure of welds in different directions. The simulation results showed that the peak temperature range in the welding process was 2 050~2 150 ℃, and the residual stress changed after each weld was welded. The maximum residual stress was 316.7 MPa after the first weld was welded, the maximum residual stress was 281.7 MPa after the second weld was welded, and that after the third weld was welded and clamped and released, the residual stress in the cloud diagram was basically symmetrically distributed, and the maximum residual stress was 367 MPa, which was located at the intersection of three welds.Key Words: Numerical simulation; Weld; Residual stress; Box structure箱型焊接结构广泛应用于各种工程结构领域。
厚板多道焊的焊接热源校核PPT共39页
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
16、业余生活要有意义，不要越轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
END
基于ANSYS的高强钢厚板对接焊缝热裂纹成因分析
基于ANSYS的高强钢厚板对接焊缝热裂纹成因分析董达善贾晓帅梅潇（上海海事大学物流工程学院，上海200135）摘要：利用ANSYS的APDL参数化设计语言，以节点方式建立模型，对实际生产中JFE-HITEN780S高强钢CO2气体保护焊的三维焊接温度场和应力场进行了数值模拟。
模型实现了对实际生产中JFE-HITEN780S高强钢36mm厚板的13层、29道实体焊接工艺过程进行的仿真，在仿真和理论基础上对焊接热裂纹的成因和防止措施进行了分析。
关键词：ANSYS；高强钢；厚板；对接焊中图分类号：O411．3文献标识码：BAnalysis for the Hot Cracking of Thick Plate of JEF-HITEN780S High Strength Steel in Multi-layer Welding Simulation Based on ANSYSDong Dashan，Jia Xiaoshuai，Mei XiaoAbstract：Based on the ANSYS Parametric Design Language（APDL），build the models by nodes，which can show the three-dimensional welding temperature field and stress field of the welding process of JFE-HITEN780S high-strength steel with CO2gas shielded arc welding by the numerical simulation．With the models，this paper has simula-ted the actual welding process of thick plate of JFE-HITEN780S high-strength steel，and analyzed the causes and pre-vention measures of the hot cracking during welding．Key words：ANSYS；high-strength steel；thick plate；butt welding焊接是一个包括热力耦合、热流耦合以及热冶金耦合的复杂过程，焊接热作用贯穿整个焊接结构的制造过程中，焊接热过程直接决定了接头的显微组织、焊接应力与变形。
sysweld焊接热源校核部分
四、热源校核焊接热源模型,可以认为是对作用于焊件上的、在一定时间和位置上的热输入分布特点的一种数学表达。
实际融焊过程是给焊件加热，热源模型就是在有限元计算中的输入热量，用数学函数表示出来。
热源模型的建立在SYSWELD里面使用热源校核工具界面，界面打开方法如下图所示，热源校核的实际操作步骤如下：1.建立网格此步骤的目的是建立焊缝周围的网格模型，对于T型焊缝，搭接焊，拼焊可以直接在系统上选择存在的模板文件。
本次采用T型焊缝为例，操作方法见下图，之后点击OK载入，parameters设置生成2D网格模型的参数，选取焊缝参数与实际焊缝厚度方向相一致。
窗口中选择选项，在左边输入框中输入数值，回车即可赋值给所选选项：参数设置分别为（单位mm）(1) C1板高度 3(2) C2板高度 3(3) C1板半宽度30(4) C1板半宽度30(5) 焊缝处面积 6.5(6) C1板厚度方向网格数4(7) C2板厚度方向网格数4(8) 最大的网格尺寸 3完成后，点击save，保存参数。
点击create mesh，即可生成在主窗口中生成2维网格。
如下图然后在热源校核界面上选择拉伸(Translation)或者旋转(Rotation)，点击Parameters按钮输入参数，本例中选择拉伸，参数如下(1) 拉伸总长度90(2) 在多大区域内划分细密网格30 (3) 热源中心所在位置距离拉伸的最末端的距离15(4) 最小网格尺寸 1(5) 最大网格尺寸 3输入后点击Save，进行保存。
返回到热源校核界面。
点击Create mesh，在主界面上生成3维网格如右图2.加载材料数据库和函数数据库a．加载材料数据库步骤如右图所示（注意在sysweld的软件界面上关闭窗口时，应选择下面的Quit或者Close按钮来关闭窗口）打开后，默认路径就是软件的安装目录，材料库文件选择welding.mat文件，点击OK，加载完成。
给焊接零件赋材料，本例材料均选择S355J2G3，方法如下b．加载函数库文件步骤如右图所示函数数据库是用来存放函数的，热源我们定义好后也是一个函数，校核完毕后将被存放在我们加载的函数库文件中。
基于simufact.welding的中厚板多层多道焊数值模拟分析
• 95•针对中厚板的多层多道混合气体保护焊在焊接过程中焊接顺序对焊接质量的影响，特别是焊接应力导致的焊接形变问题。
本文采用simufact.welding 焊接仿真软件对焊接过程进行数值模拟分析，对V 型焊缝进行建模仿真分析，得出不同焊接顺序对焊接形变的影响。
实验表明：顺序焊接比交叉焊接的最终焊接形变量更小，反向顺序最终焊接形变量略小于正向焊接形变量。
随着工业焊接自动化的发展，自动化焊接技术在制造业中发挥着越来越大的作用，但是由于焊接过程是一个受热不均匀的热循环过程，焊接过程中冷金属与热金属形变的不一致性导致焊接母材产生焊接应力，进而影响了焊接构件的最终焊接质量。
焊接结构破坏事故许多是由焊接应力和焊接变形所引起的。
其中，焊接形变和焊接裂纹是最普遍的现象。
本文以中厚板三层六道V 型焊缝为研究对象，运用simufact.welding 焊接仿真软件研究不同焊接顺序对焊接形变的影响，为实际中厚板多层多道焊接提供了指导意义。
1 焊接模型利用S o l i d w o r k s 进行焊接三维模型构建，包括了两块200mm ×200mm ×10mm 的Q235低碳钢板、六条焊道且钢板一侧打磨有45°角的坡口。
确定好装配关系后将焊接三维模型保存为parasolid 格式文件，再将该模型导入Hypermesh 软件进行网格划分，获得其有限元模型，生成bdf 格式文件后将其导入simufact.welding 几何模型之中进行仿真实验。
此外，在simufact.welding 软件中绘制焊接构件支撑平台，并且对焊接构件施加非完全约束，分别位于钢板的四个顶点用于模拟实际焊接过程中的固定夹具，每个夹具施加以200N 的力，方向垂直于钢板向下。
整体焊接有限元模型如图1所示，焊道有限元模型如图2所示。
2 simufact.welding环境参数配置2.1 热源模型选择常见的焊接热源模型有高斯热源模型、椭圆模型和双椭圆模型。
厚板多层焊的数值模拟分析
（． 津大 学 材 料 学 院 ，天 津 ３ ０ ７ ；２辽 河 石 油 勘 探 局 锦州 工 程 技 术 处 ，辽 宁 锦 州 １ １０ ） １天 ０ ０２ ． ２ ２ ９
摘要 ：在 建立厚板 多层焊的三维有限元数值分析模 型的基 础上 ，利用Ａ Ｓ ｓ Ｎ Ｙ 软件 中的单元 “ 生死”技术 处理 多层焊 问题 ，模 拟得 到 了 厚板 多层 焊时的温度场分布规律 。并利用红外热像仪 实时测定 了实际焊接 过程的 温度 场。比较 实测 温度场和模拟 温度场 的结果表明 ，
模 拟 结 果 与 试 验 结 果基 本 吻合 ．证 明 所 建数 值 模 型 是 正 确 的 。
关 键 词 ：数 值 模 拟 ；多 层 焊 ； 温 度场 ； 热像 仪 中 围 分 类 号 ：Ｏ２２１ Ｇ ０ ４ ．：Ｔ ４ 文 献 标 识 码 ：Ｂ 。
中 厚钢 板 是 焊 接 结 构 生 产 中不 可 缺 少 的重 要 材 料 ，广 泛 应 用 于 国 防 、 交 通 运 输 、能 源 和 建 筑 等 行 业 。在 中 厚 板 焊 接 中 ，
一
心 的距 离 。ｍ ｍ。
般采 用 多 层 焊 的方 法 ，工 件 经 历 多 次 焊 接热 循 环 过 程 ，温 度
２ 几 何模 型 的 建 立
场 变化 情 况 非 常 复 杂 ，而 温 度 场 对 焊 接 质 量 有 着 重要 的 影 响 ， 分 析研 究 工 件 温 度 场 对 于 获 得 高 质 量 的焊 接 结 构 有 着重 要 的现 实意 义 。本 文 利 用 Ａ Ｓ Ｓ 限元 软件 中 的单 元 “ 死 ” 法 对 多 ＮＹ 有 生 层 焊 的焊 接 过 程 和 瞬 态 温度 场 的 分 布进 行 了计 算 。
厚板多道焊的焊接热源校核 调研报告
调研报告基于厚板多道焊的焊接热源校核研究1课题的来源及意义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，提高产品质量和消除安全隐患起着日益重要、甚至不可替代的作用。
焊接数值模拟的理论意义在于,通过对复杂或不可观察的现象进行定量分析和对极端情况下尚不知的规则的推测和预测,实现对复杂焊接现象的模拟,以助于认清焊接现象本质,弄清焊接过程规律。
焊接数值模拟的现实意义在于,根据对焊接现象和过程的数值模拟,可以优化结构设计和工艺设计,从而减少试验工作量,提高焊接接头的质量。
焊接数值模拟包括以几个下方面:(1)焊接热过程的数值模拟;(2)焊接熔池液体流动及形状尺寸的数值模拟;(3)焊缝金属凝固和焊接接头相变过程的数值模拟;(4)焊接应力和应变发展过程的数值模拟;(5)非均匀焊接接头的力学行为的数值模拟;(6)焊接接头组织变化和热影响区氢扩散的数值模拟;(7)焊接结构断裂韧性、疲劳裂纹扩展的数值模拟。
同时随着现代科技的高速发展，焊接模拟技术的地位变得越来越重要，它不仅能够有效地提高产品的经济效益，还可以节省大量的时间。
有限元法则是焊接模拟技术中适应电子计算机而发展起来的一种有效方法，它已经成功地解决了工程领域中的许多问题，广泛地用于研究焊接热传导、焊接热弹塑性应力和变形分析、焊接结构的断裂力学的分析等。
厚板焊接结构广泛应用于建筑、造船、锅炉压力容器等工业部门。
对于厚板的焊接方法人们一般采用电渣焊、多层多道焊(手工电弧焊、埋弧焊、窄间隙埋弧焊、TIG焊、MIG焊等)以及电子束焊。
由于设备等方面的原因,大多数工厂均采用多层多道焊。
焊接变形的种类虽然很多,但各种焊接变形产生的根本原因是基本一样的,即焊接时的不均匀受热和局部塑性变形是焊接结构产生残余应力和焊接变形的根本原因。
同时,焊接时的各种机械力也可能使结构发生物理位移而导致工件变形。
（完整版）焊接热源
（完整版）焊接热源焊接热源模型摘要：根据⽬前焊接⼯作者的实践和共识,所谓的焊接热源模型,可以认为是对作⽤于焊件上的、在时间域和空间域上的热输⼊分布特点的⼀种数学表达。
到⽬前为⽌,⽤于焊接数值模拟中的所有焊接热源模型⼤都不随时间⽽发⽣变化,也就是认为在焊接进⾏过程中热源模型是不发⽣变化的,即静态焊接热源模型。
⽽动态焊接热源模型,其热输⼊是随着焊接的进⾏⽽发⽣变化的。
关键字：热源模型、⾼斯热源、双椭球热源、模型参数⼀、焊接热源模型种类及其参数在焊接尤其是熔化焊中,其热过程贯穿整个焊接过程的始终,⼀切熔化焊的物理化学过程都是在热过程中发⽣和发展的。
焊接温度场不仅决定焊接应⼒场和应变场,还与冶⾦、结晶及相变过程有着紧密的联系。
焊接温度场内包含着焊接接头质量及性能的充分信息, 始终是焊接发展中的最基本课题之⼀。
按照热源作⽤⽅式的不同，可以将焊接热源当作集中热源、平⾯分布热源、体积分布热源来处理。
当关⼼的⼯件部位离焊缝中⼼线⽐较远时，可以近似将焊接热源当作集中热源来处理。
对于⼀般的电弧焊，焊接电弧的热流是分布在焊件上⼀定的作⽤⾯积内，可以将其作为平⾯分布热源。
但对于⾼能束焊接，由于产⽣较⼤的焊缝深宽⽐，说明焊接热源的热流沿⼯件厚度⽅向施加很⼤的影响，必须按某种恰当的体积分布热源来处理。
1.1焊接模型特点1.焊接热源的特点：(1)能量密度⾼度集中;(2)快速实现焊接过程；(3)保证⾼质量的焊缝和最⼩的焊接热影响区。
2.焊接热源的种类：(1)电弧焊：⽓体介质中的电弧放电 (2)化学热：可燃⽓体 (3)电阻热：电阻焊、电渣焊 (4)⾼频感应热：磁性的⾦属⾼频感应产⽣⼆次电流作为热源 (5)摩擦热：机械⾼速摩擦 (6)电⼦束：⾼速运动的电⼦轰击 (7)等离⼦焰：电弧或⾼频放电—离⼦流 (8)激光束：激光聚焦3.热源的形式（从热传导的⾓度来考虑）：(1)点热源（三维）—厚⼤焊件焊接 (2)线热源（⼆维）—薄板焊接 (3)⾯热源（⼀维）—细棒摩擦焊4.焊接热源模型的概念：根据⽬前焊接⼯作者的实践和共识 ,所谓的焊接热源模型 ,可以认为是对作⽤于焊件上的、在时间域和空间域上的热输⼊分布特点的⼀种数学表达。
厚板多道焊的焊接热源校核_外文翻译
英文原文Welding Simulation of Cast Aluminium A356X-T. Pham*, P. Gougeon and F-O. GagnonAluminium Technology Centre, National Research Council Canada Chicoutimi, Quebec, CanadaAbstractWelding of cast aluminium hollow parts is a new promising technical trend for structural assemblies. However, big gap between components, weld porosity, large distortion and risk for hot cracking need to be dealt with. In this paper, the MIG welding of aluminium A356 cast square tubes is studied. The distortion of the welded tubes was predicted by numerical simulations. A good agreement between experimental and numerical results was obtained.IntroductionAluminium structures become more and more popular in industries thanks to their light weights, especially in the automotive manufacturing industry. Moreover, welding of cast aluminium hollow parts is a new promising technical trend for structural assemblies [1-3]. However, it may be very challenging due to many problems such as big gap between components, weld porosity, large distortion and risk for hot cracking [4,5]. Due to local heating, complex thermal stresses occur during welding; residual stress and distortion result after welding. In this paper, the aluminium A356 cast tube MIG welding is studied. The software Sysweld [6] was used for welding simulations. The objective is to validate the capability of this software in predicting the distortion of the welded tubes in the presence of large gaps. In this work, the porosity of welds was checked after welding using the X-ray technique. The heat source parameters were identified based on the weld cross-sections and welding parameters. Full 3D thermal metallurgical mechanical simulations were performed. The distortions predicted by the numerical simulations were compared to experimental results measured after welding by a CMM machine.ExperimentsExperimental setupTwo square tubes are made of A356 by sand casting and then machined. They are assembled by four MIG welds, named W1 to W4. Their dimensions and the welding configuration are depicted in Figure 1. Both small (inner) and large (outer) tubes are well positioned on a fixture using v-blocks as shown in Figure 2. The dimensions of the tubes make a peripheral gap of 1 mm between them. This fixture is fixed on a positioner that allows the welding process to be carried out always in the horizontalposition. The length of each weld is of 35 mm. The Fronius welding head, which is mounted on a Motoman robot, was used for the MIG welding process. Table 1 indicates the parameters of the welding process for this welding configuration.a)b)Figure 1: Tube welding configuration: a) cross-section view, b) tube dimensionsFigure 2: Experimental setup for tube weldingTestingThe porosity of welds was observed before and after welding using the X-ray technique to check the quality of these welds according to the standard ASTM E155. The whole welded tubes were then tested by traction on a MTS testing machine. The final dimensions of the welded tubes are measured on a CMM machine at many points on the tubes. The distortion of the welded tubes is determined by comparing the final positions with the initial positions of the tubes.Numerical analysisIn Sysweld, a welding analysis is performed based on a weak-coupling formulation between the heat transfer and mechanical problems. Only the thermal history will affect on the mechanical properties, but not in reverse direction. Therefore, a thermal metallurgical mechanical analysis is divided into two steps. The first step is a thermal metallurgical analysis, in which the heat transferred from the welding source makes phase changes during the welding process. The results of temperature and phase changes from the first step are then used as input for the second analysis. It is a pure thermo-elasto-plastic simulation [6].Heat source model identificationBefore running a welding simulation, it is necessary to determine the parameters of the heat source model. This is called heat source fitting. Actually, it is a thermal simulation using this heat source model in the steady state, which iscombined with anoptimization tool to obtain the parameters of the heat source. Figure 3 presents the form of a 3D conical heat source of which the energy distribution is described in Eq (1) as follows:F=Q0exp(-r²/r0²) (1) in which Q0 denotes the power density; and r，r0 are defined byr²=(x-x0)²+(x-x0-v t)²(2) andr0=r e-(r e-r i)(z e-z+z0)/(z e-z i) (3) where（x0,y0,z0)is the origin of the local coordinate system of the heat source; r e and r i the radius of the heat source at the positions z e and z i,respectively;v the welding speed and t the time.In this study, a metallographic cross-section has been used to identify the heat source parameters as shown in Figure 4. The use of a 3D conical heat source fits very well the weld cross-section. The mesh size in the cross-section is around 0.5 mm for this case. The finer is the mesh, the more accurate is the shape of the melting pool, but the longer is the simulation.Figure 3: 3D conical heat source (Sysweld).a)b)Figure 4: (a) Metallographic cross-section, (b) Melting pool cross-section.Analysis modelThe mesh of the tubes was created in Hypermesh 7.0. Sysweld 2007 has been used as solver and pre/post processor. A full 3D thermal metallurgical mechanical analysis with brick and prism elements. Two welding sequences have been done such as W1/W2/W3/W4 and W1/W3/W2/W4. The tubes are clamped using four v-blocks during the welding, two for each tube. In the simulations, the positions where the tubes are in contact against the surfaces of the v-blocks are considered as fixed conditions (i.e. Ux = Uy = Uz = 0). In the release phase, the tubes are free from the v-blocks.ResultsThe distortion of the welded tube is measured when it is released from the constraints. The distortion is determined by measuring the displacement of the smalltube on the top and lateral surfaces along the centre line of the tube. These measures are relative to the large tube. Figures 5a-b depict the distortion predicted by the numerical simulations of the sequence W1/W2/W3/W4 and W1/W3/2/W4, respectively. Good agreements between experimental and numerical results were obtained in the two welding sequences as indicated in Tables 2-3, in both the distortion tendency and distortion range of the process variation.a)b)Figure 5: Tube distortion (Norm U): (a) Sequence W1/W2/W3/W4, (b) SequenceW1/W3/W2/W4.a)b)Figure 7: State of stresses Sxy (a) Clamped, (b) Released. (Red = positive, Blue = negative)a)b)Figure 8: State of stresses Sxz (a) Clamped, (b) Released. (Red = positive, Blue = negative) Figures 6-8 shows the state of the stresses of the welded tubes at room temperature for the sequence W1/W2/W3/W4 after welding when clampled and released from constraints (x is the direction along the axe of the welded tube). To show how the welded tube is distorted, positive-negative values are used instead of the true values of stresses. The distortion of the welded tube can be explained as the new equilibrium position due to the residual stresses when there is no external load. It is remarked that in the presence of large gaps, the distortion of the welded tube is verylikely in the rotational mode around local welds.ConclusionsThe MIG welding is very good for assembling aluminium cast tubes (hollow parts) in the presence of large gaps.The 3D thermal metallurgical mechanical simulation of the cast tube welding using Sysweld has been validated. A very good agreement between numerical and experimental results was obtained for both the distortion tendency and distortion range.The welding sequence has a major influence on the distortion of the welded structure. It turns out that the optimization of the welding sequences for a reasonable distortion of a welded structure with a large number of welds becomes very important.AcknowledgmentsThe authors would like to thank gratefully Rio Tinto Alcan and General Motor for financial and technical supports, particularly Martin Fortier and Pei-Chung Wang. Also, the authors are grateful to Welding Team at ATC (Audrey Boily, Martin Larouche, François Nadeau and Mario Patry) for experimental works.References1. K-H. Von Zengen, Aluminium in future cars – A challenge for materials science, Materials Science Forum, 519-521 (Part 2), 1201-1208 (2006).2. S. Wiesner S., M. Rethmeier and H. Wohlfart, MIG and laser welding of aluminium alloy pressure die cast parts with wrought profiles, Welding International, 19 (2), 130-133 (2005).3. R. Akhter, L. Ivanchev, C.V.Rooyen, P. Kazadi and H.P. Burger, Laser welding of SSM Cast A356 aluminium alloy processed with CSIR-Rheo technology, Solid State Phenomena, 116-117, 173-176 (2006).4. J.F. Lancaster, Metallurgy of welding, Abington Publishing (1999).5. Φ. Grong, Metallurgical modelling of welding, The institute of materials (1997).6. Sysweld, Sysweld reference manual, ESI Group (2005).汉语译文铸造A356铝合金的焊接模拟X-T. Pham*, P. Gougeon and F-O. GagnonAluminium Technology Centre, National Research Council Canada Chicoutimi, Quebec, Canada摘要：空心铝铸造件的焊接是一个很有前途的新结构组件技术的趋势。
SYSWELD焊接热源校核部分教材
图右如格网维3成生 上面界主在�hsem etaerC击点
。面界核校源热到回返 。存保行进�evaS击点后入输 3 寸尺格网大最 )5( 1 寸尺格网小最 )4( 51 离距的端末最的伸拉 离距置位在所心中源热 )3( 03 格网密细 分划内域区大多在 )2( 09 度长总伸拉 )1( 下如数参�伸拉择选中例本 �数参入输钮按sretemaraP击点 �)noitatoR(转旋者或)noitalsnarT( 伸数函个一是也后好义定们我源热 �的数函53S 择选均料材例本�料材赋件零接焊给
rewoP
0551
3 c
b
6
ra
3
fa
2
65740.6 rQ
436.72 fQ
�mm3 度厚�源热金合铝�加附 0 例本。正为针 时顺�度角的转旋轴 0y 着沿向方入进源热是 ya�向方反的轴 0z 着沿是向方入进源热 ya 0,0,0 例本 。标坐的中)轴 0z 定确则定手右�0y 为向方线接焊着沿�0x 为向方线考参向指线接焊�点 原标坐为点始开线接焊以(系标坐部局的定确线考参和线接焊由在心中源热示表 0z�0y�0x 2 )度深深熔(径半向纵 c 8.1 )半一的宽融:议建(度长向横 b 5.4 度长轴半后球椭双 ra 3 度长轴半前球椭双 fa 1 2.1 议建 )系关例比是的入输始初 ,3^mm/ttaw 是位单 �量能入输的上积体位单示表( rQ 与 fQ 下如置设数参型模 )STT_ECRUOS 字名中例本( 名数函源热入输先首
�数参的型模格网D2成生置设sretemarap�入载KO击点后之
。成完载加�KO 击点 打
�口窗闭关来钮按 esolC 者或 tiuQ 的面下择选应�时口窗闭关 上面界件软的 dlewsys 在意注� 示所图右如骤步库据数料材载加�a 库据数数函和库据数料材载加 .2
EH36船用中厚板多道焊温度场分析中的区域划分
EH36船用中厚板多道焊温度场分析中的区域划分为了进行EH36船用中厚板多道焊的温度场分析，首先需要进行区域划分，以便实施数值模拟和仿真。
在这种情况下，我们可以将焊接过程划分为几个关键区域，以便更好地理解和分析温度场的变化情况。
1.焊接接头区域：这是焊接过程中最关键的区域之一，因为焊接接头的质量将直接影响最终焊接件的性能。
在这个区域，需要详细分析焊接电弧的热源作用以及焊接材料的熔化和凝固过程。
2.热影响区域：在焊接接头周围会形成一个受热影响的区域，这个区域的温度会因为接近焊接热源而发生变化。
在这个区域，需要考虑热量的传导和对焊接接头质量的影响。
3.基材区域：焊接过程中，基材也会受到一定程度的加热，因此需要对基材区域的温度场进行分析。
这个区域的温度变化将直接影响焊接接头和热影响区域的状态。
4.焊接层区域：在多道焊接过程中，焊接会形成多层叠加的焊接层，每一层的温度场都可能有所不同。
因此，需要对每一层的温度场进行详细的分析，以便准确控制焊接过程。
5.焊接残余区域：焊接完成后，焊接残余区域的温度也需要考虑。
这个区域的温度变化将直接影响焊接件的残余应力和变形情况，因此需要对其进行分析和评估。
为了更好地进行EH36船用中厚板多道焊的温度场分析，可以采用有限元方法进行数值模拟。
通过将焊接过程划分为以上几个关键区域，并对每个区域的温度场进行详细分析和计算，可以更准确地预测焊接过程中的温度分布和变化情况，从而为实际焊接操作提供指导和参考。
总之，通过对EH36船用中厚板多道焊的温度场进行区域划分和详细分析，可以更好地理解焊接过程中的热量分布和变化规律，有助于提高焊接接头的质量和性能。
同时，这也为优化焊接工艺参数提供了重要参考，有助于实现高质量的焊接成果。
谈钢结构工程焊接质量的控制措施
谈钢结构工程焊接质量的控制措施发表时间：2020-07-07T02:30:17.233Z 来源：《建筑学研究前沿》2020年6期作者：陈明川[导读] 钢结构焊接过程中，焊接热源对结构的加热不均衡，使得钢结构形状、尺寸会发生改变，这就是我们所说的焊接变形。
在变形过程中，结构内部还会出现应力、应变，这是因为结构此时没有承受外载，就出现这些应力，因此，这些应力属于内应力的范围，也就是我们所说的焊接残余应力，这一应力是自平衡内应力，其分布是不均匀的。
文章就钢结构的工程焊接质量实施分析，有针对性的提出了提升焊接质量的措施。
陈明川身份证号：13092519830814xxxx摘要：钢结构焊接过程中，焊接热源对结构的加热不均衡，使得钢结构形状、尺寸会发生改变，这就是我们所说的焊接变形。
在变形过程中，结构内部还会出现应力、应变，这是因为结构此时没有承受外载，就出现这些应力，因此，这些应力属于内应力的范围，也就是我们所说的焊接残余应力，这一应力是自平衡内应力，其分布是不均匀的。
文章就钢结构的工程焊接质量实施分析，有针对性的提出了提升焊接质量的措施。
关键词：钢结构；焊接质量；控制1前言在焊接过程中，焊接应力以及变形大多是不可避免的。
它们对焊接结构的尺寸精度有着直接的影响，对焊接接头的强度有着直接的影响，需要付出很多的人力、物力对其进行矫正，甚至还会使构件报废出现。
同时，焊接应力、变形会使今后应用钢结构过程中的承载能力产生不小的影响。
对于焊接变形和残余应力来说，它们是在同一构件中的两种能量的不同形式，对同一构件不同形式的能量服从，与能量守恒定律相符合；两者之间相互作用、互作影响和转化。
因此，对于技术人员来说，一定要对焊接变形、应力出现的原因、规律以及影响因素等进行了解和掌握，从而能够在安装时有效的对焊接质量进行控制。
2钢结构工程焊接质量的影响因素对于钢结构工程来说，焊接结构质量的形成与工程形成过程相渗透，例如设计、检验、验收等。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
ABAQUS分析过程
钢管与吊座的焊接的几何模型及其焊道层数和顺序
各焊道的焊接工艺参数
焊道 1
2
3
4
5
6
7
8
9
参数
焊速 cm/m 20 18.5 28 19 20 21 28 38 42
in
电流 A 200 263 263 263 263 263 263 251 251
电压 V 19 25.2 25.2 25.2 25.2 25.2 25.2 26.8 26.8
1273 1773
热膨胀系数
热膨胀系数 /℃
6.12e-06 6.17e-06 8.31e-06 1.099e-05 1.231e-05 1.322e-05 1.371e-05 1.616e-05 1.861e-05
温度 K 273 293 373 473 573 673 773
1273 1773
选题背景
焊接方法经济、灵活，能简化结构的构造细 节，节约材料，提高生产效率，改善工人劳动条 件。因此，目前大部分的工业产品，以及能源工 程、海洋工程、航空航天工程、石油化工工程、 大型厂房、高层建筑等重要结构，无一不采用焊 接结构。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，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。
在Create Part中创建2D Planar并在Type中选择Deformable，在Base Feature中选择Shell。在草图绘制界面绘制草图 ：
试件材料为Q345钢，其各项热物理性能如下：
导热率
导热率 T·mm/(s3·K )
51.9 51.74 51.1
49 46.1 42.7 39.4 27.2 29.7
厚板多道焊的焊接热源校核
班级： 姓名： 指导教师：
主要内容
• 1.绪论 • 2.有限元计算原理 • 3.厚板多道焊有限元模型的建立 • 4.热源模型校核结果与讨论 • 5.结论
1.绪论
• 1.1选题背景 • 1.2数值模拟 • 1.3数学模型 • 1.4有限元 • 1.5数值模拟技术在焊接中的应用 • 1.6焊接数值模拟的前景与展望 • 1.7本课题研究的主要内容和意义
焊接过程有限元分析的特点
• (1)模型是三维的，至少在焊接区域如此，以反映内部和 表面的不同冷却条件;
• (2)由于快速加热和冷却，模拟的过程是高度瞬态的，具 有与位置和时间相关的极不相同的梯度场;
• (3)由于材料的热一力行为，模拟的过程是高度非线性的， 并与温度密切相关;
• (4)局部材料的瞬态行为取决于局部热的历史和力学的应 力应变历史;
数学模型
在科学研究中，模型是人们用以认识事物的一 种手段和工具。
数学模型是用数学语言描述的某个现实世界的 模型。数学模型可以定量地描述事物的内在联系 和变化规律。因此，建立某个系统的数学模型， 是人们对该事物认识的一个质的飞跃。数学模型 也可分为静态和动态两类。建立数学模型必须正 确理解现象，数学求解若能很好地说明实验和调 查的结果，则此数学模型是正确的。
焊接数值模拟的前景与展望
在计算机技术日益发展的今天，采用数值方法 来模拟复杂的焊接现象已经取得了很大的进展。 数值模拟技术已经渗入到焊接的各个领域，取得 了可喜的成绩。然而应该看到这些研究还是初步 的，还有许多深入的研究工作要做。关键是要进 一步认识焊接模拟技术的意义和作用，同时必须 正确和真实地掌握和阐明焊接现象的本质，才能 建立起准确的数学模型。而正确的数值模拟也有 助于对焊接过程的进一步理解。焊接数值模拟更 重要的作用是优化结构设计和工艺设计，提高焊 接接头的质量。因此焊接数值模拟技术具有重要 的理论意义和实际应用价值。
温度 K 273 293 373 473 573 673 773
1273 1773
密度
质量密度 109kg/m3 7.872e-09 7.866e-09 7.845e-09 7.816e-09 7.74e-09 7.733e-09 7.711e-09 7.578e-09 7.552e-09
温度 K 273 293 373 473 573 673 773
前1/4椭球的功率密度函数为：
q(x, y, z,t)
f f 6 3
a2c
3 2
后1/4椭球的功率密度函数为：
ห้องสมุดไป่ตู้
数值模拟技术在焊接中的应用
目前，焊接数值模拟已遍及各个焊接领域，主要研究内容有： （1）焊接热传导分析 （2）焊接熔池流体动力学 （3）电弧物理 （4）焊接冶金和焊接接头组织性能的预测 （5）焊接应力与变形 （6）焊接过程中的氢扩散 （7）特殊焊接过程的数值分析，如电阻点焊、陶瓷金属连
接、激光焊接、摩擦焊接和瞬态液相焊接等 （8）焊接接头的力学行为
本课题研究的主要内容和意义
焊接热源具有局部集中、瞬时和快速移动的特 点，易形成在时间和空间域内梯度都很大的不均 匀温度场，而这种不均匀温度场乃是进行焊接力 学分析的基础。要想准确预测焊接残余应力的分 布以及焊缝强度等就必须保证焊接热循环的准确 性，就需要建立一个好的焊接热源模型，因此， 焊接热源模型的建立是焊接模拟过程中不容忽视 的重要部分。
定义分析步和输出
进入Step功能模块后，主菜单中的Step菜单及工具区中 第一行的Create Step工具和Step Manager工具用于分析步的 创建和管理。
创建一个模型数据库后，ABAQUS/CAE默认创建初始 步（Initial），位于所有分析步之前。在初始步后创建一 个或几个分析步，单击工具区中的Create Step工具，弹出 Create Step对话框。由于该模型为厚板多道焊，所以创建9 个分析步。
划分网格
为了控制焊接温度,采用小的焊接工艺参数,即小电流、小电压和低的焊接 速度.由于焊接速度较慢(v<10 mm/s),为了准确地预测焊接温度场分布, 保证计 算精度和提高计算速度,将其划分为不均匀网格,在焊缝及其附近区域采用较细 的网格,而在远离焊缝处采用较粗的网格.下图是划分网格后的焊接模型。
4热源模型校核结果与讨论
所谓的焊接热源模型，可以认为是对作 用于焊件上的、在时间域和空间域上的热 输入分布特点的一种数学表达。热输入一 般可用温度、热流、生热率或热流密度等 来表示。在焊接数值模拟问题中，焊接热 源模型是以一个热输入边界条件的形式结 合到数值分析模型中去的。
双椭球型热源模型:
这种模型将前半部分作为一个1/4 椭球, 后半部分作为另一个1/4 椭球。设前 半部分椭球能量分数为f 1, 后半部分椭球能量分数f 2, 且f 1+ f 2= 2。
数值模拟
随着计算机、信息、网络等技术的飞跃发展， 数值模拟技术已渗透到焊接的各个领域，关键部 件焊接过程仿真技术的实现，对优化工艺过程， 提高产品质量和消除安全隐患起着日益重要、 甚 至不可替代的作用。焊接数值模拟的理论意义在 于,通过对复杂或不可观察的现象进行定量分析和 对极端情况下尚不知的规则的推测和预测,实现对 复杂焊接现象的模拟,以助于认清焊接现象本质,弄 清焊接过程规律。焊接数值模拟的现实意义在于, 根据对焊接现象和过程的数值模拟,可以优化结构 设计和工艺设计,从而减少试验工作量,提高焊接接 头的质量。
创建了分析步后，ABAQUS/CAE会自动创建默认的场 变量输出要求和历史变量输出要求。单击工具区中的 Create Field Output工具右侧的Field Output Manager工具和 Create History Output工具右侧的Field History Manager工具， 分别弹出场变量输出要求管理器和历史变量输出要求管理 器，在管理器中进行场变量输出要求的创建、复制、重命 名、删除、编辑等。
定义载荷
选择Module列表中的Load， 进入Load功能模块。主菜单中 的Load菜单及工具区中第一行 的 Create Load 工具和 Load Manager工具用于载荷的创建 和管理。在 Create Load 对话 框中的Name栏输入载荷名称 Load1-Load9，在Step内选择 用于创建的分析步 Step1—— Step9 ，其他采用默认选项 thermal、surface flux完成载荷 施加，视图区的焊缝表面出现 表示集中力的箭头，如右图所 示。
• (5)焊接材料熔敷以及凝固后改变构件的连接状况; • (6)焊接材料的状态及显微组织变化; • (7)临界情况下可能发生的缺陷和裂纹，使连续介质的概
念受到怀疑。
焊接有限元模型的简化
非线性瞬态热传导问题分析的基本控制方程为:
其中，c为材料比热容，随温度变化; ρ 为材料密度; λ 为导热系数，随温度变化; T为温度场分布函数; Q 为内热源; t为传热时间。
本课题选取Q345为试验材料，采用不同性能的 材料分别对焊接热源进行校验，并对多道焊截面 进行建模并进行网格划分。
2.有限元计算原理
• 2.1焊接过程有限元分析理论 • 2.2焊接过程有限元分析特点 • 2.3焊接有限元模型的简化
焊接过程有限元分析理论
有限元法（Finite Element Method，FEM），也 称为有限单元法或有限元素法，基本思想是将求 解区域离散为一组有限个、且按一定方式相互连 接在一起的单元的组合体。它是随着电子计算机 的发展而迅速发展起来的一种现代计算方法。利 用有限元分析时，首先将分析物体离散成为许多 小单元，其次，给定边界条件、载荷和材料特性， 再求解线性或非线性方程组，得到位移、应力、 应变、内力等结果，最后在计算机上，使用图形 技术显示计算结果。
3厚板多焊道有限元模型的建立
• 3.1ABAQUS软件 • 3.2建模 • 3.3定义分析步和输出 • 3.4定义载荷 • 3.5划分网格