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厚板多道焊的焊接热源校核

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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

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

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

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
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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

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

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

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

厚板多道焊的焊接热源校核
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。

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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