’()*+,)+-)’.+/0(有限元軟件-.-/012在焊接數(shù)東 東 機(jī)3456797<=?@A機(jī)CD$本文對數(shù)值模擬技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展作了展望"介紹了大型有限元軟件-.-/012在焊接數(shù)值模擬中的應(yīng)用械EFG$數(shù)值模擬有限元焊接械3456784985<=4=>8064-5>@B-.-/012=4?=-8G;6G5A8A-99A4M0G484+-JA4M;4G4=IH4-JA4M;4G%’P+=$RJ8SAS8B>B;M9I69>45?B9A6I?>;4>9J;;OA4M57>7B85>JA>!A4M=>A6;G=N8A=687?B=T4;4S9A=455=4=>8?85>@8-.-/012=4B=9AI?>=U$!78B=96=6>4<=4=>88884/!焊接是一個(gè)涉及許多學(xué)科的復(fù)雜的物理 學(xué)過程!描述焊接過程的變量數(shù)目繁多!憑積累工藝實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)了解和控制焊接過程!既不切實(shí)際又成本昂貴和費(fèi)時(shí)費(fèi)力"隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展!計(jì)算機(jī)模擬方法為焊接科學(xué)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件)$*"人們逐漸對于發(fā)生于熔池!不能通過試驗(yàn)工具檢測的一些現(xiàn)象有了較為深刻的認(rèn)識)%*"焊接熱過程貫穿整個(gè)焊接過程的始終+可以說+一切焊接物理化學(xué)過程都是在熱過程中發(fā)生和發(fā)展的"焊接熱過程是局部的!加熱極不均勻!具有瞬時(shí)性#復(fù)雜性和不穩(wěn)定性等特點(diǎn)"焊接溫度場決定了焊接應(yīng)力場和應(yīng)變場+它還與冶金#結(jié)晶#相變有著不可分割的聯(lián)系!使之成為影響焊接質(zhì)量和生產(chǎn)率的主要因一"焊接熱過程的準(zhǔn)確計(jì)算和測量是進(jìn)行焊接冶金分析#焊接應(yīng)力應(yīng)變分析和對焊接過程進(jìn)行控制的前提),*"隨著計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展!了虛擬制造技術(shù)的熱潮!這其中制止模擬軟件的推

廣應(yīng)用無疑為數(shù)值模擬的發(fā)展提供了很好的技術(shù)平臺"##$’)焊接數(shù)值模擬的意義在于!根據(jù)對焊接現(xiàn)象和過程的數(shù)值模擬!可以優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)!從而減少試驗(yàn)工作量!提高焊接質(zhì)量"焊接工作者非常希望能夠利用基礎(chǔ)理論對焊接過程中的物理或化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)進(jìn)行分析!進(jìn)而通過模擬和計(jì)算得到定量的結(jié)果!最終達(dá)到在焊接過程中使接頭不出現(xiàn)缺陷!而且能夠滿足規(guī)定性能的目的"但是!焊接過程的模擬十分復(fù)雜!例如!對弧焊過程全面模擬就要求能夠模擬焊接時(shí)的熱過程#熔滴過渡時(shí)的物理化學(xué)過程#熔池行為#焊縫凝固過程#熱裂紋的形成#焊縫金屬固態(tài)相變#晶粒長大和偏析#焊縫和熱影響區(qū)的顯微組織#焊縫中的氫擴(kuò)散#冷裂紋的形成#焊接殘余應(yīng)力和變形等"幾十年來科學(xué)家和焊接針對這些問題已經(jīng)建立了許多數(shù)學(xué)模型!在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)硬軟件高!!"!’W$&"#$%&($&)$"*&+,-度發(fā)展條件下已經(jīng)能夠通過有限元法"有限差分法等方法對這些數(shù)學(xué)模型做到定量求解#在有限元計(jì)算方面!現(xiàn)在已經(jīng)有商業(yè)化的大型通用有限元工具軟件(!"(等!還有專門用于分析焊接現(xiàn)象的軟)1)2345$法%&63(+*)$07823453+$(4(.等軟件包為進(jìn)行各種數(shù)值計(jì)算提供了有力工具#各國在焊接過程模擬方面已經(jīng)做了大量工作!在生產(chǎn)中得到了許多應(yīng)用成果#;<%=>)1)2345軟件的法國的==4ABD對相變時(shí)的鋼的塑性行為進(jìn)行了理論和數(shù)值研究!在研究的基礎(chǔ)上發(fā)展了)1)2345軟件#)1)2345的開發(fā)最初源于核工業(yè)領(lǐng)域的焊接工藝模擬!當(dāng)時(shí)核工業(yè)需要揭示焊接工藝中的復(fù)雜物理現(xiàn)象!以便提前預(yù)測裂紋等重大#在這種背景下!$EFG年!法國法碼通公司和37公司共同開展了)1)2345的開發(fā)工作#由于熱處理工藝中同樣存在和焊接工藝相類似的多相物理現(xiàn)象!所以)1)2345很快也被應(yīng)

用到熱處理領(lǐng)域中并不斷增強(qiáng)和完善#隨著應(yīng)用的發(fā)展!)1)2345逐漸擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍!并迅速被汽車工業(yè)&航空航天&國防和重型工業(yè)所采用>EEH年!)1)2345正式加入37!法碼通成為)1)2345在法國最大的用戶并繼續(xù)承擔(dān)軟件的理論開發(fā)與工業(yè)驗(yàn)證工作#山東%#%)1)2345簡山東機(jī)械)1)2345完全實(shí)現(xiàn)了機(jī)械&熱傳導(dǎo)和金屬冶金的耦合計(jì)算!允許考慮晶相轉(zhuǎn)變及同一時(shí)間晶相轉(zhuǎn)變潛熱和晶相組織對溫度的影響#在具體計(jì)算中!分兩步進(jìn)行!首先實(shí)現(xiàn)溫度和晶相組織的計(jì)算!然后進(jìn)行機(jī)械力的計(jì)算#在機(jī)械力計(jì)算中!已經(jīng)充分考慮了第一步計(jì)算的結(jié)果!如殘余應(yīng)力和應(yīng)變的影響#)1)2345的電磁模型允許模擬點(diǎn)焊和感應(yīng)加熱!并可實(shí)現(xiàn)能量損失和熱源加載的計(jì)算模擬#)1)2345擴(kuò)散與析出模型可實(shí)現(xiàn)滲碳&滲氮&碳氮共滲模擬!先計(jì)算化學(xué)元素的擴(kuò)散和沉積!然后再考慮對熱和機(jī)械性能的影響機(jī)械)1)2345的氫擴(kuò)散模型能計(jì)算模擬氫的濃度!預(yù)測冷裂紋的嚴(yán)重危害#如圖>所%#%#>)1)2345的操作環(huán)境)1+45也可直接建立幾何模型和生成各種網(wǎng)格#配合3J",3)6幾何網(wǎng)格工具!)1)2345可以直接0K-(7(的數(shù)據(jù)和接受各種標(biāo)準(zhǔn)交換文件

!4K7KL(KK兼容大部分-(3系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型!如7!(N13,!63+,36等%=%=%獨(dú)有的向?qū)Ъ夹g(shù)是)1)2345迅速工業(yè)"!N>>#$%&’(%’)%#*’+,$山成功秘訣%簡潔’易用而有條理的向?qū)е甘?一步一步地引導(dǎo)用戶完成復(fù)雜的熱物理模擬過程%模擬向?qū)芨鶕?jù)不同的工藝特征!自動(dòng)智能化的選擇求解器進(jìn)行物理分析%系統(tǒng)主要功能模塊和模擬向?qū)?熱處理向?qū)Ш附酉驅(qū)Аb配模擬向?qū)?山22)模擬工具東機(jī)械bNc內(nèi)置了一系列非常有效的工具軟件!用于獲取和校驗(yàn)熱物理模擬的物理數(shù)據(jù)!如熱傳導(dǎo)系數(shù)校驗(yàn)工具!焊接熱源校驗(yàn)工具!材料曲線校驗(yàn)工具!材料冷卻曲線校驗(yàn)工具等等%采用工具軟件!能準(zhǔn)確地獲取模擬所需要的物理數(shù)據(jù)%東機(jī)械22*模型設(shè)置高效友好的用戶界面!用戶能將精力集中于物理問題!而非耗散在軟件使用上(獨(dú)特的工藝向?qū)Ъ夹g(shù)&CPK$R將復(fù)雜的物理問題簡單化!條理化!事半功倍(對于工業(yè)用戶!向?qū)０蹇梢越鉀Q超過0’e的工業(yè)問題(對于高級用戶!高級模塊&fY87g8$可以滿足各種獨(dú)特的需求!內(nèi)置的ZN語言可實(shí)現(xiàn)無限的用戶接口和軟件客戶化%!’()+-今天焊接數(shù)值模擬技術(shù)正進(jìn)入到溫度場’電場’流場’應(yīng)力應(yīng)變場’組織模擬的耦合集成階段(它可以解決現(xiàn)在難度較大的特性問題!包括解決特種焊接模擬及工藝優(yōu)化問題!解決焊接缺

陷問Eb3Nc軟件正式體現(xiàn)了這些特點(diǎn)的經(jīng)過多年的研究!形成了一批比較成準(zhǔn)商業(yè)化軟件!但與發(fā)達(dá)國家相比!有較大的差距%應(yīng)盡量學(xué)習(xí)國外的技術(shù)!加快數(shù)值模擬軟件的開發(fā)%要重視與物理模擬和測試技術(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(另外中國的目前有些領(lǐng)域的研究工作已接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平!如焊接凝固裂紋精度評價(jià)技術(shù)及開裂判據(jù)等%應(yīng)該瞄準(zhǔn)目標(biāo)!集中優(yōu)量!爭取做出更大的成績%+-+-2焊接過程的計(jì)算機(jī)模擬+-h第十次焊接學(xué)術(shù)會議焊接與Zd專題集!%2+%-!!ik!ZWE在焊接熱過程數(shù)值模擬中的應(yīng)用現(xiàn)狀+-l第十次焊接會議集&第二分冊$R%&,mnZ+-編著p焊接熱過程數(shù)值分析+-r哈爾濱)哈爾濱工業(yè)大學(xué)!$00&($U’+-汪建華虛擬工程與焊接力學(xué)數(shù)值模擬交大+-吳言值模擬技術(shù)發(fā)展焊接學(xué)報(bào)%&&%![s4)9)&上接第0頁$的電子企業(yè)紛紛加大了對無鉛釬料的研究"現(xiàn)在的無鉛釬料在性能和應(yīng)用上有很多問題!但是一旦關(guān)鍵的問題得到解決!無鉛釬料的應(yīng)用將會一日千里"我國是家電出口大國!許多家電已經(jīng)打入國際市場"目前我國還沒有自主知識的無鉛釬料!這在很大程度上將受制于人"為此我國的電子以及材料行業(yè)應(yīng)該著力從以下方面去做(#$$密切國際上無鉛釬料的進(jìn)展研究成果&%$開發(fā)有自主知識的無鉛釬料!并對其展開質(zhì)量和可靠性評定%&)$時(shí)應(yīng)注意相應(yīng)助焊劑的研制!以及相應(yīng)釬焊工藝參數(shù)的制訂%&*$合各高校’科研院所及電子器件生產(chǎn)廠

家!從多方面入手來解決問題+-!