焊接过程计算机模拟的新进展.pdf

第三屈计算机在焊接中的应用技术交漉会论文集 大会报告 焊接过程计算机模拟的新进展 山东大学武传松孙俊生高进强 摘要本文介绍了焊接过程计算机模拟的必威体育精装版进展和发展趋势；脉冲GTAW焊接熔池行为的动态模拟：GMAW 熔池流场与热场的撤值模拟；电弧阳极边界层传输机理的数值分析：以及焊接热影响区组织和硬度的预测· 0．引言 焊接是一个涉及许多学科的复杂的物理一化学过程，由于焊接过程涉及的变量数目繁多，单凭 积累工艺试验数据来深入了解和控制焊接过程，既不切实际又成本昂贵和费时费力。随着计算机技 术的发展，通过一组描述焊接基本物理过程的数学方程来模拟焊接过程，采用数值方法求解以获得 焊接过程的定薰认识，即焊接过程的计算机模拟，成为一种强有力的手段。计算机模拟方法为焊接 科学技术的发展创造了有力的条件”j。 1993年，美国能源部组织美国、加拿大、日本、．瑞典、英国的25位著名专家对21世纪焊接科 学技术的发展动向做出预测，其中焊接基本现象的模拟与仿真被列为最重要的研究方向之一¨J。我 国国家自然科学基金委员会制定钓学科发展战略也将计算机模拟确定为机械热加工领域的发展方向 之一pJ。计算机模拟是使包括焊接在内的热加工工艺研究从“定性”走向“定量”、从“经验”走 向“科学”的重要标志，采用科学的模拟技术和少量的实验验证，以代替过去一切都要通过大量重 复实验的方法，不仅可以节省大量的人力和物力，而且还可以通过数值模拟解决一些目前无法在实 验室里进行直接研究的复杂问题。在制造业，计算机模拟与仿真可以增加材料利用率25监．节约生 产成本30％。产品设计至实际投产的时间缩短40监H。 近年来，国内外在焊按计算机模拟方面开展了许多研究工作。取得不少成果。本文首先简要介 绍该领域的必威体育精装版发展动向，然后分几个方面简要介绍一下作者在该领域的研究结果。 1．焊接过程模拟领域的国际动向 国际上有关焊接过程数值模拟的学术交流活动十分活跃，除了在各种综合性大型国际学术会议 and Solidification Adv撇d ofCasting,Welding 上交流许多论文之外，有关国际专题会议“Modelling 研究所主办了一个“焊接与连接的理论预测”的国际学术讨论会。国内哈尔滨工业大学已承办三届“材 料热加工物理模拟和数值模拟”国际会议，上海交通大学也于2000年3月组织了“第一届热加工数 学模型和计算机模拟”国际会议。国际上近几年也创立了主要报道计算机模拟领域必威体育精装版成果的学术 Materials andSimulationinMaterialsScienceand 刊物，如{Compu扭fionalScience}、{Modelling Engineering)等。尤其是国际焊接学会第Ⅸ专业委员会和奥地利格拉茨工业大学主办的国际专题讨 论会“Numericalof An蛳is 届时十几入出席交流几篇论文，发展到1999年第5届100多人出席交流71篇论文，反映出越来越 多的焊接科技人员涉足该领域，该会议每次都由英国材料学会出版论文集。表l是1999年10月奥 地利格拉茨第5届焊接性数值分析国际会议的主题及大会报告题目．从中可以发现该领域的新进展 与新动向。 第三屉计算机在焊接中的应用技术交流会论文集 大会报告 表1 第5届焊接性数值分析田际会议主题与大会报告 序号 主 题 大会报告题居 论文数目 l 熔池现象 “焊接中的传输现象” 12 2 凝固结晶 “钢在焊接过程中凝固和晶粒长大的 8