基于单元生死的焊接温度场模拟计算.pdf

节选段落一：
焊接残余
应力和焊接变形预测" 评定焊接工艺合理性的重要依
据# 早期受计算方法和计算工具的限制" 一般采用简
化焊接过程"推导解析解来描述焊接温度场$ 但是"焊
接是一个非线性瞬态热作用过程" 很难求出焊接温度
场的解析解$ 20 世纪 70 年代"开始采用有限差分法求
解焊接温度场的数值解$目前"有限元计算工具已商品
化"并成为一种计算焊接温度场的有效数值计算方法$
在进行焊接温度场数值计算时" 研究人员将焊接
热源简化为具有某种分布规律的热流密度函数" 用于
计算不同焊接过程的温度场"文献[1"2]综合归纳了各
种焊接热源模型"认为采用双椭球热源分布函数"能够
较准确模拟焊接热作用$但是"


节选段落二：
由于采用的热流密度函
数参量较多"用于复杂结构的焊接温度分布计算时"需
要不断重构焊接移动热源的分布函数$另外"这种方法
不能模拟焊缝金属的填充过程$在本文中"通过控制单
元的生死"模拟焊缝的形成过程和焊接热能的输入"进
行二维和三维焊接温度场的计算" 并通过焊接温度测
试试验"验证了本计算方法的有效性$
4 焊接温度场的有限元计算
424 数学模型
在计算焊接温度场时" 焊接过程可以简化为一个
非线性瞬态传热过程" 其温度分布可以根据能量守恒
方程求解[3]%
!!


节选段落三：
和 % 一般随温度变化$
焊接温度场的计算的热流和换热边界条件为[4]
% !"!* =!+""&"!", ’ &3’
式中%* 是边界表面法线方向(+ 是单位面积上的外部
输入热流( " 是表面换热系数( ", 是周围介质温度$
焊接传热过程非常复杂"很难直接应用方程&1’或
方程&2’求解焊接温度场$在工程中一般是采用有限差
分或有限元理论将方程离散" 才能求出温度场的数值
解$基于有限元计算技术的计算软件已经商品化"可以
有效应用于焊接温度场的计算$
42/ 物理模型
焊接温度场模拟计算所用焊板尺寸为 500 mm !
500 mm!