新冠无情，仿真有“度”，论焊接有限元分析拟中的尺度与技术

图3 晶粒生长

图4 笔者和武传松老师合影

上面几个分析目标大多研究尺度偏小，一般用于理论研究，在真正的工程实际中，对焊接的研究大多在于焊接变形和应力分布。即一个复杂构建在经历焊接过程，释放夹具后的变形情况。

• a.材料本构。要包含材料的热物理参数，即在不同温度的弹性模量，屈服强度、比热等参数

• b.热源模型。根据不同的焊接种类选择不同的热源模型，一般弧焊采用双椭球热源模型

• c.生死单元。生死单元完美的体现了焊枪没有经过的区域，焊缝是空的状态，焊枪经过的区域单元被激活

• d.热机耦合。主要包含两种耦合方式，一个是完全耦合，一个是顺序耦合。区别是热机耦合是在一个增量步里面同时求解温度场和应力场，顺序耦合是先求解完成顺序场，后求解应力场。各有优缺点。

• 1.abaqus历史悠久，拥有强大的隐式和显式求解器，可以解决的问题非常多，上面提到的分析，除了晶粒生长和熔池流动，基本都可以使用abaqus进行仿真计算。并且在焊接���真分析后，还对焊接仿真结果可以方便的进行后续分析，可拓展性强

• 2.Abaqus支持丰富的接口，其中可以使用fortran编写子程序（移动热源子程序，换热系数子程序，材料子程序等）,使用python编写各种脚本，定义生死单元等。丰富的接口提供了大量插件的制作条件，也使得各个大神得到的一种展示技术的平台

• 3.相关学习资料较多，包含软件资源也比较多，便于学习和提高

• 4.由于abaqus具有非常好的人机交互界面，各个模块的设计也非常合理，非常有助于对有限元过程的理解，因此由abaqus转其他有限元软件的学习，会比较方便和快捷。

• 还有一些其他原因，不再详叙。

图8 完全耦合焊缝仿真流程

完成的焊接温度场如图所示

图11 搅拌摩擦焊

图13 双焊缝同步焊接