厚板多道焊的焊接熱源校核 調(diào)研報(bào)告

調(diào)研報(bào)告基于厚板多道焊的焊接熱源校核研究1課題的來源及意義隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展，數(shù)值模擬技術(shù)已經(jīng)滲透到焊接的各個(gè)領(lǐng)域，在航空航天、軍工、能源、動(dòng)力等領(lǐng)域，關(guān)鍵部件焊接過程仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于優(yōu)化工藝過程，提高產(chǎn)品質(zhì)量和消除安全隱患起著日益重要、甚至不可替代的作用。焊接數(shù)值模擬的理論意義在于,通過對(duì)復(fù)雜或不可觀察的現(xiàn)象進(jìn)行定量分析和對(duì)極端情況下尚不知的規(guī)則的推測(cè)和預(yù)測(cè),實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜焊接現(xiàn)象的模擬,以助于認(rèn)清焊接現(xiàn)象本質(zhì),弄清焊接過程規(guī)律。焊接數(shù)值模擬的現(xiàn)實(shí)意義在于,根據(jù)對(duì)焊接現(xiàn)象和過程的數(shù)值模擬,可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì),從而減少試驗(yàn)工作量,提高焊接接頭的質(zhì)量。焊接數(shù)值模擬包括以幾個(gè)下方面:(1)焊接熱過程的數(shù)值模擬;(2)焊接熔池液體流動(dòng)及形狀尺寸的數(shù)值模擬;(3)焊縫金屬凝固和焊接接頭相變過程的數(shù)值模擬;(4)焊接應(yīng)力和應(yīng)變發(fā)展過程的數(shù)值模擬;(5)非均勻焊接接頭的力學(xué)行為的數(shù)值模擬;(6)焊接接頭組織變化和熱影響區(qū)氫擴(kuò)散的數(shù)值模擬;(7)焊接結(jié)構(gòu)斷裂韌性、疲勞裂紋擴(kuò)展的數(shù)值模擬。同時(shí)隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，焊接模擬技術(shù)的地位變得越來越重要，它不僅能夠有效地提高產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，還可以節(jié)省大量的時(shí)間。有限元法則是焊接模擬技術(shù)中適應(yīng)電子計(jì)算機(jī)而發(fā)展起來的一種有效方法，它已經(jīng)成功地解決了工程領(lǐng)域中的許多問題，廣泛地用于研究焊接熱傳導(dǎo)、焊接熱彈塑性應(yīng)力和變形分析、焊接結(jié)構(gòu)的斷裂力學(xué)的分析等。厚板焊接結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于建筑、造船、鍋爐壓力容器等工業(yè)部門。對(duì)于厚板的焊接方法人們一般采用電渣焊、多層多道焊(手工電弧焊、埋弧焊、窄間隙埋弧焊、TIG焊、MIG焊等)以及電子束焊。由于設(shè)備等方面的原因，大多數(shù)工廠均采用多層多道焊。焊接變形的種類雖然很多,但各種焊接變形產(chǎn)生的根本原因是基本一樣的,即焊接時(shí)的不均勻受熱和局部塑性變形是焊接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生殘余應(yīng)力和焊接變形的根本原因。同時(shí)，焊接時(shí)的各種機(jī)械力也可能使結(jié)構(gòu)發(fā)生物理位移而導(dǎo)致工件變形。準(zhǔn)確地進(jìn)行焊接變形的預(yù)測(cè)，同時(shí)利用設(shè)計(jì)和工藝措施來控制或減少焊接變形是人們所期望的。焊接變形的預(yù)測(cè)方法很多，歸納起來有經(jīng)驗(yàn)法、解析法以及近年來報(bào)道較多的數(shù)值法。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展為有限差分法、有限元分析方法等數(shù)值分析方法所需進(jìn)行的大量計(jì)算創(chuàng)造了條件。可以預(yù)見數(shù)值方法在將來的焊接變形預(yù)測(cè)中必將發(fā)揮越來越重要的作用。另一方面，對(duì)于面向工程的預(yù)測(cè)方法(經(jīng)驗(yàn)法)，由于其具有模型簡(jiǎn)單、計(jì)算速度快、針對(duì)性強(qiáng)、較準(zhǔn)確并且容易被工程技術(shù)人員掌握等優(yōu)點(diǎn)，也必將得到很好的發(fā)展。焊接熱源具有局部集中、瞬時(shí)和快速移動(dòng)的特點(diǎn)，易形成在時(shí)間和空間域內(nèi)梯度都很大的不均勻溫度場(chǎng)，而這種不均勻溫度場(chǎng)乃是進(jìn)行焊接力學(xué)分析的基礎(chǔ)。對(duì)于低碳鋼、低合金鋼而言，在焊接加熱過程中的高溫滯留時(shí)間以及溫度從800°C到500°C的冷卻時(shí)間決定了給定材料焊后的微觀結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能，而溫度從400°C到150°C變化的冷卻時(shí)間則是氫的擴(kuò)散及焊接冷裂紋的形成的控制因素。要想準(zhǔn)確預(yù)測(cè)焊接殘余應(yīng)力的分布以及焊縫強(qiáng)度等就必須保證焊接熱循環(huán)的準(zhǔn)確性，就需要建立一個(gè)好的焊接熱源模型，因此，焊接熱源模型的建立是焊接模擬過程中不容忽視的重要部分。國(guó)內(nèi)外發(fā)展的狀況1962年,丹麥人首次用計(jì)算機(jī)有限差分法進(jìn)行鑄件凝固過程的傳熱計(jì)算,進(jìn)入70年代,更多的國(guó)家加入到這個(gè)研究行列,并從鑄造逐步擴(kuò)展到鍛壓、熱處理、焊接。我國(guó)焊接界數(shù)值模擬研究起步于80年代初,近年來很多的科研單位和個(gè)人投入到了這項(xiàng)研究中,并取得了積極的進(jìn)展。焊接熱過程分析焊接熱過程分析包括焊接熱源的大小和分布形式分析、熱物理性能隨溫度變化的影響分析,焊接熔池中的流體動(dòng)力學(xué)和傳熱分析,焊接電弧的傳熱傳質(zhì)分析,以及各種實(shí)際焊接接頭形式、焊接程序、焊接工藝方法的邊界條件處理等。利用數(shù)值方法計(jì)算焊接熱過程,為合理選擇焊接方法和工藝參數(shù)以及進(jìn)一步進(jìn)行冶金分析和動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變分析奠定了基礎(chǔ)。焊接熱過程的數(shù)值分析開始于20世紀(jì)70年代。1985年樊丁和M.Ushio在假定電流為高斯分布的條件下,計(jì)算了電弧的壓力場(chǎng)分布規(guī)律,建立了較完善的電弧傳熱傳質(zhì)數(shù)值模型⑴；J.J.Lowke采用了一個(gè)統(tǒng)一的電弧-電極處理系統(tǒng)對(duì)GTAW和GMAW焊接時(shí)電極的溫度進(jìn)行了數(shù)值預(yù)測(cè),該二維模型可在任何給定電流、焊接氣體和電極形狀下進(jìn)行分析［2］。文獻(xiàn)［3］首次將電弧看作輻射狀并呈高斯分布的二維熱流作用于工件表面,解決了電弧產(chǎn)熱問題；通過淬液法測(cè)試金屬的固相分?jǐn)?shù)隨溫度變化率,得到凝固潛熱釋放率；采用增大熱傳導(dǎo)系數(shù)的方法并考慮熔池內(nèi)流體流動(dòng)對(duì)整個(gè)溫度場(chǎng)的影響,建立了二維焊接凝固裂紋溫度場(chǎng)計(jì)算模型。文獻(xiàn)［4］在ADINA&T的基礎(chǔ)上,建立了包括網(wǎng)格劃分、材料性能參數(shù)輸入和焊接參數(shù)輸入的輸入模塊,實(shí)現(xiàn)了參數(shù)的輸入、預(yù)覽等基本功能；同時(shí)編制了時(shí)間函數(shù)自動(dòng)生成模塊,實(shí)現(xiàn)了用時(shí)間函數(shù)來描述焊接工程中的電弧熱輸入；設(shè)計(jì)了單元死活時(shí)間自動(dòng)計(jì)算模塊,成功的實(shí)現(xiàn)了單元”活-死-活”過程,最終形成了可以引導(dǎo)技術(shù)人員完成復(fù)雜的凝固裂紋數(shù)值模擬的自動(dòng)前處理系統(tǒng)。文獻(xiàn)［5］以ADINA&T為中心計(jì)算軟件，利用VB6.0為主要編程語(yǔ)言，借助MATLAB及MatrixVB矩陣運(yùn)算函數(shù)庫(kù)，建立了溫度場(chǎng)數(shù)值模擬后處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過位置和時(shí)間步設(shè)置,實(shí)現(xiàn)了任意位置和時(shí)刻溫度場(chǎng)的三維、等高線、橫截面、縱截面和循環(huán)線的顯示。焊接冶金分析焊接過程冶金分析包括焊接熔池中的化學(xué)反應(yīng)和氣體吸收、焊縫金屬的結(jié)晶、溶質(zhì)的再分配和顯微偏析、氣孔、夾渣和熱裂紋的形成、熱影響區(qū)在焊接熱循環(huán)作用下發(fā)生的相變和組織性能變化，以及氫擴(kuò)散和冷裂紋等的預(yù)測(cè)。為保證接頭質(zhì)量，對(duì)焊接冶金過程和焊接接頭組織性能的預(yù)測(cè)、優(yōu)化，以及對(duì)工藝參數(shù)的選擇是一非常重要的課題。美國(guó)OakRidge國(guó)家試驗(yàn)室的S.A.David等人對(duì)焊縫金屬中顯微組織的建模進(jìn)行了較全面深入的研究,并試圖用一個(gè)通用和集成的模型來預(yù)測(cè)焊縫組織的發(fā)展,它是焊縫金屬成分和焊接參數(shù)的函數(shù)，適合于任何合金系統(tǒng)［2］。H.Cerjak等發(fā)展了一個(gè)綜合的計(jì)算機(jī)程序“HAZ-CACULATOR”,提供了大約50個(gè)冶金計(jì)算法，可用于非合金鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、調(diào)質(zhì)鋼、低合金鋼、耐熱鋼與奧氏體不銹鋼［2］。關(guān)于熱影響區(qū)的相變和組織性能的預(yù)測(cè)，最初是根據(jù)SH-CCT圖結(jié)合熱計(jì)算來預(yù)測(cè)組織和硬度的，隨著研究工作的不斷深入，開始重視溫度、相變和熱應(yīng)力之間的耦合效應(yīng)。D.F.Watt和C.Henwood等提出了一個(gè)預(yù)測(cè)模型，對(duì)焊接熱影響區(qū)傳熱和組織變化的耦合進(jìn)行了研究。國(guó)內(nèi)在這一領(lǐng)域研究較少。文獻(xiàn)［6］提出了一個(gè)焊接SH-CCT圖的計(jì)算機(jī)輔助推定模型，利用該模型可以實(shí)現(xiàn)給定鋼材化學(xué)成分，計(jì)算機(jī)自動(dòng)制定出焊接SH-CCT圖。焊接應(yīng)力應(yīng)變分析焊接應(yīng)力與應(yīng)變數(shù)值分析的研究，包括焊接動(dòng)態(tài)的應(yīng)力應(yīng)變過程，焊接殘余應(yīng)力和殘余變形、拘束度和拘束應(yīng)力以及消除應(yīng)力處理等。這對(duì)預(yù)防焊接裂紋和提高接頭的性能有很大益處。20世紀(jì)70年代初，日本的上田幸雄等首先以有限元為基礎(chǔ)，提出了考慮材料力學(xué)性能與強(qiáng)度有關(guān)的熱彈塑性分析理論，從而使復(fù)雜的動(dòng)態(tài)焊接應(yīng)力應(yīng)變過程的分析成為可能。他的理論成果可以歸納為以下幾個(gè)方面:(1)焊接熱彈塑性基本理論;(2)焊接應(yīng)力的發(fā)生機(jī)制和殘余應(yīng)力分布狀態(tài);(3)消除應(yīng)力退火;(4)焊接裂紋及其力學(xué)指標(biāo);(5)固有應(yīng)變理論;(6)基于固有應(yīng)變理論的二維殘余應(yīng)力測(cè)定法;(7)高精度焊接變形的預(yù)測(cè);(8)焊接應(yīng)力變形對(duì)焊接接頭的強(qiáng)度影響等［2］。法國(guó)的J.B.Leblon對(duì)相變時(shí)鋼的塑性行為進(jìn)行了理論和數(shù)值研究,在研究基礎(chǔ)上發(fā)展了SYSWELD軟件;T.Tnouce等研究了伴有相變的溫度變化過程中，溫度、相變、熱應(yīng)力三者之間的耦合效應(yīng)，并提出了在考慮耦合效應(yīng)的條件下本構(gòu)方程的一般形式［2］。文獻(xiàn)［7，8］通過采用單元再生、單元死活方案，消除了焊接構(gòu)件中熔池變形對(duì)熔池尾部應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的影響;通過加大材料線膨脹系數(shù)的方法，考慮凝固收縮對(duì)熔池尾部應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)的影響;通過采用熱彈、塑性力學(xué)方法處理了固相區(qū)的應(yīng)力應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系，從而建立了一種計(jì)算凝固裂紋驅(qū)動(dòng)力的有效方法。文獻(xiàn)［9，10］針對(duì)實(shí)際結(jié)構(gòu)應(yīng)力和變形的數(shù)值模擬，研究了焊接移動(dòng)熱源、動(dòng)態(tài)可逆的自適應(yīng)網(wǎng)格技術(shù)、焊縫熔敷金屬填充的處理、并行計(jì)算、材料性能在高溫時(shí)的處理、降階積分等關(guān)鍵性問題，提出了相似理論、快速焊接變形實(shí)時(shí)測(cè)量在焊接數(shù)值模擬中的應(yīng)用。文獻(xiàn)［11］利用ADINA非線性分析有限元程序，對(duì)低碳鋼管道環(huán)焊縫接頭焊接殘余應(yīng)力進(jìn)行有限元分析。在熱彈塑性分析中考慮了材料熱物理和力學(xué)性能依賴于溫度變化。結(jié)果表明，在管道接頭內(nèi)表面焊縫中心及近縫區(qū)軸向和環(huán)向殘余應(yīng)力均為拉應(yīng)力，隨離開焊縫距離的增加，逐漸過渡為壓應(yīng)力;在管道接頭外表面焊縫中心處的軸向殘余應(yīng)力為壓應(yīng)力，而環(huán)向殘余應(yīng)力為拉應(yīng)力，計(jì)算預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值基本一致。近年來，文獻(xiàn)［9、10］在焊接結(jié)構(gòu)變形方面進(jìn)行的廣泛研究取得了較大進(jìn)展,并已應(yīng)用于三峽1200t橋式起重機(jī)主梁焊接變形的控制和大型挖掘機(jī)的工藝設(shè)計(jì)中。焊接結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定焊接結(jié)構(gòu)完整性評(píng)定包括焊接接頭應(yīng)力分布狀態(tài)、焊接構(gòu)件的斷裂力學(xué)分析、疲勞裂紋的擴(kuò)展、殘余應(yīng)力對(duì)脆斷的影響、焊縫金屬和熱影響區(qū)對(duì)性能的影響等。其中對(duì)焊接接頭斷裂力學(xué)分析的研究最為活躍。國(guó)際焊接學(xué)會(huì)(IIW)的第X分委會(huì)近來的研究中心就是對(duì)焊接接頭斷裂韌性的研究。德國(guó)GKSS的M.Cocak、日本的M.Toyoda,F.Minami等人在這方面做了許多工作°F.Minami等采用局部近似法(該方法引入Weibull應(yīng)力aw作為一個(gè)可挑選的斷裂驅(qū)動(dòng)力)定量研究了不均質(zhì)焊接接頭的斷裂阻力,該近似法已用于強(qiáng)度不匹配對(duì)斷裂韌性結(jié)果影響的預(yù)測(cè),以及從韌性試驗(yàn)結(jié)果到焊接接頭斷裂使用評(píng)價(jià)的變換性分析,顯示出了優(yōu)越性。基于單試樣延性斷裂韌度的試驗(yàn)確定方法,文獻(xiàn)［12］建立了一種延性斷裂韌度統(tǒng)計(jì)分布的數(shù)值模擬模型,可較好地處理各種非固定因素引起的延性斷裂韌度的統(tǒng)計(jì)變異性。在計(jì)算機(jī)上易實(shí)現(xiàn)大樣本量的模擬、得到較準(zhǔn)確的延性斷裂韌度的統(tǒng)計(jì)分布及其參數(shù),同時(shí)還可進(jìn)行敏感性分析。近年來,上海交通大學(xué)開展了廣泛的國(guó)際合作,在焊接力學(xué)數(shù)值模擬領(lǐng)域取得了以下主要成果［13］:(1)研究了適合各種焊接熱輸入條件下的焊接傳熱有限元分析方法和相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序,研究了提高三維焊接熱彈塑性有限元計(jì)算精度和穩(wěn)定性的有效方法并在若干三維復(fù)雜焊接結(jié)構(gòu)的分析以及失效變形之中得到成功應(yīng)用;(2)引入考慮高溫蠕變的粘彈塑性有限元方法,對(duì)局部焊后熱處理的評(píng)定準(zhǔn)則進(jìn)行了全面研究,提出了新的評(píng)定方法;(3)提出和發(fā)展了基于彈性計(jì)算的預(yù)測(cè)焊接變形的殘余塑變有限元方法,包括采用三維板殼單元和考慮大變形。一些理論成果已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際工程中,如空調(diào)壓縮機(jī)的焊接變形與應(yīng)力分析,大型艇體結(jié)構(gòu)的焊接變形預(yù)測(cè),600MW核電凝氣器焊接變形分析等。焊接中氫擴(kuò)散分析氫是引起高強(qiáng)鋼冷裂紋的三大要素之一。焊接氫擴(kuò)散過程相當(dāng)復(fù)雜,受到接頭組織、溫度、應(yīng)力、塑性應(yīng)變等多種因素影響,因此要尋找它的解析解十分困難。目前數(shù)值分析方法已應(yīng)用于焊接氫的擴(kuò)散與聚集的研究。B.Bets等通過氫擴(kuò)散和聚集行為的數(shù)值分析評(píng)價(jià)了焊接接頭層狀撕裂的影響。E.Takahashi［14］等采用了有限差分法評(píng)價(jià)了一個(gè)多層焊縫中氫的分布,FDM計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)測(cè)定相當(dāng)吻合。文獻(xiàn)［15］采用ABAQUS有限元分析軟件對(duì)氫在不均質(zhì)焊接接頭的擴(kuò)散進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算,得到了焊接接頭隨時(shí)間延遲,焊縫金屬中氫的濃度逐漸降低,而熔合區(qū)以外區(qū)域氫的濃度經(jīng)歷了一個(gè)峰值變化過程的結(jié)論。該結(jié)論可用于指導(dǎo)焊接熱過程中的工藝制訂。特種焊接過程分析H.A.Nied［16］在1984年提出了一個(gè)電阻點(diǎn)焊過程的有限元模型。該模型可以用來分析壓力和焊接循環(huán)，預(yù)測(cè)溫度分布、熱膨脹及其應(yīng)力和熔核的幾何尺寸。A.Matsunawa等提出了一個(gè)激光脈沖點(diǎn)焊熱傳導(dǎo)以及快速熔化和凝固的模型,該模型考慮到了潛熱的影響，可用來選擇凝固時(shí)合適的熱循環(huán)，從而減少有裂紋敏感性的合金脈沖激光點(diǎn)焊時(shí)的熱裂紋傾向［2］。文獻(xiàn)［17］根據(jù)相變擴(kuò)散連接的特殊性，建立了鈦/不銹鋼相變擴(kuò)散連接界面區(qū)元素?cái)U(kuò)散、金屬間化合物的生長(zhǎng)和成長(zhǎng)行為的數(shù)學(xué)模型。文獻(xiàn)［18］對(duì)PBGA封裝制造時(shí)釬料球的激光重熔過程中的溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了數(shù)值模擬，考慮了多點(diǎn)和掃描兩種激光加熱方式對(duì)溫度場(chǎng)的影響規(guī)律，并將成果成功用于生產(chǎn)中。焊接數(shù)值模擬技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)及建議近10年來，焊接數(shù)值模擬技術(shù)不斷向深度、廣度發(fā)展，研究工作已普遍由建立在溫度場(chǎng)、電場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)基礎(chǔ)上的旨在預(yù)測(cè)宏觀尺度的模擬進(jìn)入到以預(yù)測(cè)組織、結(jié)構(gòu)、性能為目的的中觀尺度及微觀尺度的模擬階段;由單一的溫度場(chǎng)、電場(chǎng)、流場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)、組織模擬進(jìn)入到耦合集成階段;由共性通用問題轉(zhuǎn)向難度更大的專用特性問題，包括解決特種焊接模擬及工藝優(yōu)化問題，解決焊接缺陷消除等問題;由孤立研究轉(zhuǎn)向與生產(chǎn)系統(tǒng)及其它技術(shù)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)集成，成為先進(jìn)制造系統(tǒng)的重要組成部分。經(jīng)過多年研究，中國(guó)已經(jīng)形成了一批較成熟的準(zhǔn)商品化的軟件，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，有較大差距。應(yīng)盡量以國(guó)外成熟商業(yè)軟件為基礎(chǔ)，將改進(jìn)提高與普及應(yīng)用相結(jié)合，加快數(shù)值模擬軟件開發(fā)。要在工廠及科研單位普及這項(xiàng)技術(shù)，使之成為優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)、科技攻關(guān)、技術(shù)創(chuàng)新的重要手段;要重視與物理模擬和測(cè)試技術(shù)的配合使用，提高數(shù)值模擬的精度和速度;要加強(qiáng)焊接數(shù)值模擬基礎(chǔ)理論及缺陷形成原理的研究;要多渠道集資，支持?jǐn)?shù)值模擬研究工作;另外，中國(guó)目前的研究工作，有一些已接近或達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，如焊接凝固裂紋精確評(píng)價(jià)技術(shù)及開裂判據(jù)、焊接氫致裂紋精確評(píng)價(jià)技術(shù)及開裂判據(jù)、金屬凝固相區(qū)熱應(yīng)力本構(gòu)方程及模擬仿真、固態(tài)相變條件下彈塑性應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)分量的理論分析及模擬等。應(yīng)瞄準(zhǔn)目標(biāo)，集中優(yōu)勢(shì)力量，爭(zhēng)取做出更大的成績(jī)。結(jié)束語(yǔ)到2020年，計(jì)算機(jī)分析、數(shù)值模擬、自動(dòng)化制造，將在焊接中廣泛運(yùn)用，焊接將徹底轉(zhuǎn)變?yōu)橐婚T科學(xué)。在焊接技術(shù)由經(jīng)驗(yàn)向科學(xué)的轉(zhuǎn)變過程中，焊接工藝過程控制、材料的低功耗、純凈化和智能化以及焊接設(shè)備參數(shù)復(fù)雜控制知識(shí)模型的建立是核心任務(wù)。隨著對(duì)焊接過程中各種現(xiàn)象的進(jìn)一步深入了解以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，焊接數(shù)值模擬技術(shù)及進(jìn)一步發(fā)展的虛擬制造技術(shù)必將廣泛的應(yīng)用到焊接技術(shù)的研究及生產(chǎn)中，極大促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)，推動(dòng)生產(chǎn)制造的科學(xué)化、現(xiàn)代化、自動(dòng)化進(jìn)程。實(shí)驗(yàn)進(jìn)度安排第1周查閱文獻(xiàn)與相關(guān)資料；第2周查閱文獻(xiàn)，寫調(diào)研報(bào)告與進(jìn)度表；第3周翻譯外文文獻(xiàn)；第4周了解焊接熱源的分類及特點(diǎn)；第5周熟悉并能初步應(yīng)用有限元軟件；第6周至第7周對(duì)不同熱源模型下的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模；第8周至第9周編寫熱源模型子程序；第10周應(yīng)用有限元軟件對(duì)不同熱源模型作用下的典型結(jié)構(gòu)的焊接進(jìn)行模擬計(jì)算，得出焊接溫度場(chǎng)；第11周對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析校核，并選取合適的熱源模型；第12周至第13周準(zhǔn)備撰寫論文；第14周撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。實(shí)驗(yàn)原始依據(jù)及條件焊接溫度場(chǎng)是產(chǎn)生焊接殘余應(yīng)力及焊后變形的前提因素，在多道焊焊接過程中，由于結(jié)構(gòu)建模困難，而且接頭區(qū)域要經(jīng)過多次的焊接熱循環(huán)作用，熱源參數(shù)不易確定等，造成多道焊的模擬成為焊接模擬的難題之一。本課題應(yīng)用ABAQUS以及SYSWELD軟件，對(duì)厚板多道焊結(jié)構(gòu)的焊接熱源進(jìn)行校核，得到合適的熱源參數(shù)，計(jì)算得出結(jié)構(gòu)溫度場(chǎng)分布，以及焊后結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變分布，為制定合理的焊接工藝打下基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)UshioM,FanD.Amethodofestimatingthespace-chargevoltagedropforthermionicarccathodes[J].J.Phys.D,Appl.Phys.,1994,27(3):561~566.UshioM.Proc.metallo-thermo-mechanicsapplicationtophasetransformationincorporatedprocesses[A].Theoreticalpredictioninjoiningandwelding[C].Osaka,1996.89~111.魏艷紅,劉仁培,董祖玨.不銹鋼焊接凝固裂紋溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬[J].焊接學(xué)報(bào),1999,20(3):199~203.劉仁培，董祖玨,魏艷紅.焊接凝固裂紋數(shù)值模擬前處理系統(tǒng)[A].第十次全國(guó)焊接學(xué)會(huì)論文集(1)[C]?哈爾濱:黑龍江人民出版社,2001.201~204.魏艷紅，劉仁培,董祖玨.焊接凝固裂紋數(shù)值模擬后處理系統(tǒng)[A].第十次全焊接學(xué)會(huì)論文集(1)[C]?哈爾濱:黑龍江人民出版社,2001.205~208.樊丁,陳劍虹?焊接CCT圖的計(jì)算機(jī)輔助推定模型及程序系統(tǒng)[J].甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1995,21(4):6~12.魏艷紅,劉仁培,董祖玨.不銹鋼焊接凝固裂紋應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)數(shù)值模擬結(jié)果分析[J].焊接學(xué)報(bào),2000,21(2):36~38.劉仁培,董祖玨,魏艷紅.不銹鋼焊接凝固裂紋應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)數(shù)值