焊接数值模拟技术的发展现状
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焊管 ． ３ 第３ 卷第６ ．００ 月 期 ２１年６
●应 用 与 开 发
焊 接 数 值 模 拟 技 术 的 发 展 现 状
王 中辉 ，李 冬 雪
（ 北京 石油 化工学 院 机械 工程学 院 ，北 京 １２ １ ） ０ ６ ７
摘 要 ：介 绍 了焊接 数值模 拟技 术在 焊接接 头微观 组 织分析 、 焊接 温度场 分析 、 焊接应 力应 变
的研究 ， 之后 Ｒ ｄ ａ ｒ ｈ ａ ａｈ ｋｉ ｎ ｎ和 Ｚ ｅ ａｉ 提 出 了 ｓ ａｈｒ ａ 修整 ＭＣ的 方 法 ， 时 间 引 入 到 模 拟 当 中 ｊ 于 把 ，
１ 焊 接 接 头 微 观 组 织 的 数值 模 拟
在焊 接过程 中 ， 速 加热 和 快 速冷 却 都 会 使 快 焊接 接头 的微观 组 织 发 生很 大 的 变化 ， 响 焊 接 影
０ 前
言
学模型来分析。因此 ， 人们开始应用数值模拟技
术对 焊接接 头 的微观 组织进 行数值 模拟 。
目前用 于焊接 接 头微观 组织模 拟 的方法主要
焊接是 一个 涉及 电弧物理 、 传质 传热 、 冶金 和
力学 的复 杂 过 程 ， 纯 采 用 理 论 方 法 ， 难 准 单 很 确解决 生产 实际 问题 ， 而要 得 到 一个 高 质 量 的焊 接结构 ， 必须 要控 制 这 些 因素 。近 ２ ０年 来 ， 着 随
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔ ｔ ｓ ｏ ｅｄｉ ｍ ｅ ｉａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｖ ｌ ｐ ｎｔＳ ａ ｕ ｆＷ ｌ ｎｇ Ｎｕ ｒｃ ｌＳ ｍ ｌ ｔｏ ｃ ｏ ｏ ｙ
Ｗ ＡＮＧ ｏ ｇ ｈ ｉ Ｌ ｎ — ｕ Ｚｈ ｎ — ｕ ， ＩＤｏ ｇ ｘ ｅ
是， 这种 方法 开始 逐 步 用 于焊 接 接 头 的微 观 组织
模拟。
最初 的 ＭＣ方 法 ， 只能 在 等 温下 模 拟 晶粒 的 成长 过程 。Ｌ Ｉ Ｙ等人 应用 二维 Ｍ Ｍ Ｃ方 法模 拟镍 板在激 光焊 过程 中所 形成 的热 影 响 区 的组 织 ， 发
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｉ ａｔ ｌ ｔ ｄ ｃ ｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｔｔ ｓｏ ｅ ｄｎ ｕ ｒ ａ ｉ ｌ ｔ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｏ ｓ ｖ ｒ ｌ ｓ ｅ ｔ ， ｕ ｈ ｓｒ ｃ ： ｈ ｓ ｒ ｃｅ ｉ ｒ ｕ ｅ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓａｕ ｆ ｌ ｉ ｇｎ ｍｅ ｉ ｌ ｍｕ ａｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｆ ｍ ｅ ｅ ａ ｐ ｃｓ ｓ ｃ ｉ ｎ ｏ ｗ ｃ ｓ ｏ ｒ ａ
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有 基 于概率模 型 的 Ｍｏｔ Ｃ ｒ （ Ｃ） 法 、 ｅ ｕ ｎｅ ａｌ Ｍ 方 ｏ Ｃｌ － ｌ
ｌ ｕｏ ａ ｎ Байду номын сангаас 方 法及相 场法 。 ａ Ａ ｔｍ ｔ （ Ａ） ｒ ｏ １ １ Ｍｏｔ Ｃ ｒ （ ） ． ｎｅ ａｌ ＭＣ 方法 ｏ
计 算机技 术 的飞速 发 展 ， 内外 研 究 者 开始 用 计 国
（ｃｏｌｆＭ ｃａｉ ｌ ｎ ｉｅ ｉｇ Ｂ ｉ ｇＩｓｔｔ ｏ ｅ ｏｈｍｉ ｌＴｃｎｌ ｙ Ｂ ｉｎ ０ ６ ７ Ｃ ｉ ） Ｓｈｏ ｏ ｅｈ ｎｃ ｇｎｅ ｎ ，ｅｉ ｔｕ ａＥ ｒ ｊ ｎ ｉ ｅ ｆＰ ｔ ｃｅ ｃ ｅｈｏｏ ， ｅｉｇ１２ １ ，ｈｎ ｎ ｒ ａ ｇ ｊ ａ
算 机对焊 接进行 数 值 模 拟研 究 ， 以此 来 准确 分 析 焊 接 中的一 些现 象 。焊 接数值 模拟技 术 的发展 使
焊 接技术有 了突破 性 的发 展 。
ＭＣ方 法 的 实 质 就 是 采 用 随 机 抽 样 的 方 法 来解 释 物 理 模 型 。 １ ８ ９ ３年 ， ｎ ｅｓｎ首 先 提 出 Ａ ｄｒ ｏ 了将 ＭＣ方法应 用 于 晶粒 生长 后 尺寸 分 布等 方 面
ｓ ａ ｃ ｔｔ ｓｏ ｙ ｒ ｇ ｎ ｄ ｆ ｓｏ ， ｎ ｅａｌｄ ｙ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｉ ｉ ｌｔ ｎ ｍｅ ｈ ｄ，ｐ ｉ ｃｐ ｅ ａ ｄ ｍｏ ｅｉ ｇ Ｆ ｎ ｌ 。 ｅ ｒ ｈ ｓａｕ ｆｈ ｄ ｏ ｅ ｉ ｕ ｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｔ ｉ ｌ ｎ ｒ ｕ ｅ ｔ ｓｍｕ ａｉ ｔ ｏ ｆ ｅ ｏ ｓ ｏ ｒｎ ｉｌ ｎ ｄ ｌ ． ｉ ａｌ ｎ ｙ
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Ｋｅ ｒ ｓ ｗｅｄ ｎ ； ｃ ｏ ｔ ｃｕ ｅ ｔｍｐ ｒ ｔ ｒ ｉｌ ｓ ｅ ｓｓｒ ｉ ｈ ｄ ｏ ｅ ｉｕｓ ｎ； ｕ ｒ ａ ｉ ｌｔ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ： ｌｉ ｇ ｍｉｒ ｓ ｍ ｔｒ ；ｅ ｅ ａｕ ｅ ｆ ｄ；ｔ ｓ —ｔａｎ； ｙ ｒｇ ｎ ｄｆ ｉ ｎ ｍｅ ｉ ｌｓ ｅ ｒ ｏ ｃ ｍｕ ａｉ ｏ
分析 、 氢扩散 分析方 面的研 究现状 ， 对焊接数 值模 拟 技 术在 这 几 方 面 的模拟 方 法 、 理 及模 并 原 型 的建 立进 行 了较为 详细 的介绍 ， 最后 ， 对我 国焊接数 值模 拟技 术 的发 展进 行 了展 望 。 关键 词 ：焊接 ；微 观组 织 ；温度场 ；应 力 一应 变 ；氢扩散 ；数值模 拟 中图分类号 ：Ｔ ４ ３ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — ９ ８ ２ １ ） ６ ０ ２ — ４ Ｇ０ ０ １ ３ ３ （０ ０ ０ — ０８ ０
●应 用 与 开 发
焊 接 数 值 模 拟 技 术 的 发 展 现 状
王 中辉 ，李 冬 雪
（ 北京 石油 化工学 院 机械 工程学 院 ，北 京 １２ １ ） ０ ６ ７
摘 要 ：介 绍 了焊接 数值模 拟技 术在 焊接接 头微观 组 织分析 、 焊接 温度场 分析 、 焊接应 力应 变
的研究 ， 之后 Ｒ ｄ ａ ｒ ｈ ａ ａｈ ｋｉ ｎ ｎ和 Ｚ ｅ ａｉ 提 出 了 ｓ ａｈｒ ａ 修整 ＭＣ的 方 法 ， 时 间 引 入 到 模 拟 当 中 ｊ 于 把 ，
１ 焊 接 接 头 微 观 组 织 的 数值 模 拟
在焊 接过程 中 ， 速 加热 和 快 速冷 却 都 会 使 快 焊接 接头 的微观 组 织 发 生很 大 的 变化 ， 响 焊 接 影
０ 前
言
学模型来分析。因此 ， 人们开始应用数值模拟技
术对 焊接接 头 的微观 组织进 行数值 模拟 。
目前用 于焊接 接 头微观 组织模 拟 的方法主要
焊接是 一个 涉及 电弧物理 、 传质 传热 、 冶金 和
力学 的复 杂 过 程 ， 纯 采 用 理 论 方 法 ， 难 准 单 很 确解决 生产 实际 问题 ， 而要 得 到 一个 高 质 量 的焊 接结构 ， 必须 要控 制 这 些 因素 。近 ２ ０年 来 ， 着 随
Ｄｅ ｅｏ ｍ ｅ ｔ ｔ ｓ ｏ ｅｄｉ ｍ ｅ ｉａ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｖ ｌ ｐ ｎｔＳ ａ ｕ ｆＷ ｌ ｎｇ Ｎｕ ｒｃ ｌＳ ｍ ｌ ｔｏ ｃ ｏ ｏ ｙ
Ｗ ＡＮＧ ｏ ｇ ｈ ｉ Ｌ ｎ — ｕ Ｚｈ ｎ — ｕ ， ＩＤｏ ｇ ｘ ｅ
是， 这种 方法 开始 逐 步 用 于焊 接 接 头 的微 观 组织
模拟。
最初 的 ＭＣ方 法 ， 只能 在 等 温下 模 拟 晶粒 的 成长 过程 。Ｌ Ｉ Ｙ等人 应用 二维 Ｍ Ｍ Ｃ方 法模 拟镍 板在激 光焊 过程 中所 形成 的热 影 响 区 的组 织 ， 发
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｉ ａｔ ｌ ｔ ｄ ｃ ｄ ｒ ｓ ａ ｃ ｔｔ ｓｏ ｅ ｄｎ ｕ ｒ ａ ｉ ｌ ｔ ｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｏ ｓ ｖ ｒ ｌ ｓ ｅ ｔ ， ｕ ｈ ｓｒ ｃ ： ｈ ｓ ｒ ｃｅ ｉ ｒ ｕ ｅ ｅ ｅ ｒ ｈ ｓａｕ ｆ ｌ ｉ ｇｎ ｍｅ ｉ ｌ ｍｕ ａｉ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｆ ｍ ｅ ｅ ａ ｐ ｃｓ ｓ ｃ ｉ ｎ ｏ ｗ ｃ ｓ ｏ ｒ ａ
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焊 接技术有 了突破 性 的发 展 。
ＭＣ方 法 的 实 质 就 是 采 用 随 机 抽 样 的 方 法 来解 释 物 理 模 型 。 １ ８ ９ ３年 ， ｎ ｅｓｎ首 先 提 出 Ａ ｄｒ ｏ 了将 ＭＣ方法应 用 于 晶粒 生长 后 尺寸 分 布等 方 面
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分析 、 氢扩散 分析方 面的研 究现状 ， 对焊接数 值模 拟 技 术在 这 几 方 面 的模拟 方 法 、 理 及模 并 原 型 的建 立进 行 了较为 详细 的介绍 ， 最后 ， 对我 国焊接数 值模 拟技 术 的发 展进 行 了展 望 。 关键 词 ：焊接 ；微 观组 织 ；温度场 ；应 力 一应 变 ；氢扩散 ；数值模 拟 中图分类号 ：Ｔ ４ ３ 文献标志码 ：Ａ 文章编号 ：１０ — ９ ８ ２ １ ） ６ ０ ２ — ４ Ｇ０ ０ １ ３ ３ （０ ０ ０ — ０８ ０