计算机辅助技术

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1、《计算机辅助焊接技术》论文——焊接数值模拟技术姓名：学号：班级：成型8焊接数值模拟技术摘要: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、焊接应力应变分析、氢扩散分析方面的研究现状，并对焊接数值模拟技术在这几方面的模拟方法、原理及模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。焊接数值模拟方法一直是研究和电阻点焊过程的有效方法。详细介绍了焊接过程数值模拟技术的研究现状和进展。并指出了焊接过程数值模拟及应用的发展方向。关键词：焊接；微观组织；温度场；数值模拟TheWeldingProcessofTheDevelopmentofNumericalS

2、imulationAbstract:Thisarticleintroducedresearchstatusofweldingnumericalsimulationtechnologyfromseveralaspects，suchasmicrostructureanalysisonweldingjoints，weldingtemperaturefieldanalysis，weldingstressandstrainanalysis，researchstatusofhydrogendiffusion。anddetailedlyintroduceditssimulationmethod，prin

3、cipleandmodeling．FinallytheprospectofChinaweldingnumericMsimulationtechnologyiscarriedout．Weldingnumericalsimulationmethodshasbeenresearchandtheeffectivemethodofresistancespotprocess.Detailedintroducestheweldingprocessofnumericalsimulationtechnologyresearchandprogress.Andpointsouttheweldingprocess

4、andapplicationofthenumericalsimulationdevelopmentdirection.Keywords:welding；microstructure；temperaturefield；stress-strain；hydrogendiffusion；numericalsimulation1引言1.1背景8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，单纯采用理。论方法，很难准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20年来，随着计算机技术的飞速发展，国内外研究者开始用计算机对焊接进行数值模拟研究，以此来准确分析焊接中的

5、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[1]。然而焊接又是一个高度非线性的电、热、力等变量作用的耦合过程，其中包括焊接时的电磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力与变形等，且电阻点焊熔核形成过程的不可见性和焊接过程的瞬时性给试验研究带来了很大困难，使人们对电阻点焊的过程机理一直缺乏比较深入的认识。焊接热弹塑性有限元分析还是近几年刚开始研究。其原因是由于三维问题需要大容量的计算机和较长的运算时间,同时对计算精度和收敛性等提出了更高的要求【２】。然而实际的焊接结构大多属于三维问题,因此解决三维焊接热弹塑性分析具有重要的理论意义和实用价值计算机技术和数值模拟技

6、术的发展为焊接研究提供了有效的理论分析手段，国内外的学者一直在尝试利用数值模拟的方法来研究焊接过程，已相继建立了许多数值模型，并取得了很多突破.1.2数值模拟方法的发展过程数值模拟技术应用于电阻点焊源自20世纪60年代，研究者们依据描述力、热、电过程的基本方程并对方程中参数变化和边界条件进行简化和假设，建立了点焊过程的数学模型，进而用数值模拟的方法对点焊过程温度场、电流场、电势和应力、应变场进行求解，用以研究点焊过程机理【8】。其分析方法从有限差分发展到有限元，模型从一维发展到三维，从单场分析发展到多物理场耦合分析，考虑的因素越来越多并且越来越接近实际。学者Chang对此有过详细的总结。总

7、的来说，点焊数值模拟分析方法的演化大致可以分为以下4个阶段[10]。（1）有限差分法。有限差分法在早期对碳钢电阻点焊电热分析中应用得非常多。其优点是计算简单，收敛性好，但是有限差分法无法求解力学问题。因此，焊接过程中的力效应和热电效应的相互作用无法通过有限差分法来表征和求解。（2）有限单元法。1984年学者Nied首次采用有限单元法来模拟电阻点焊过程中的预压阶段和通电阶段，他指出忽视预压阶段接触半径的变化是产生后续误差的