焊接工艺工程师、结构设计人员、压力容器/船舶/航空航天行业焊接仿真专家、需要掌握移动热源/相变/残余应力计算的CAE分析人员。
理解焊接过程的物理机理(电弧热输入、熔池流动、相变、热应力)。
掌握焊接热源模型(高斯/双椭球/均匀体热源)的建立方法。
能够独立完成典型焊接接头的温度场、应力场、变形与残余应力分析。
焊接过程基础理论:焊接方法的分类(电弧焊、激光焊、电子束焊、搅拌摩擦焊);焊接热循环的特征;熔池的形成与凝固;热影响区(HAZ)的组织演变。
焊接热源建模:高斯面热源的数学表达式;双椭球体热源的参数确定;均匀体热源的应用场景;移动热源的UDF/子程序实现。
材料属性定义:热物性参数随温度的变化(导热系数、比热、密度);力学性能随温度的变化(弹性模量、屈服强度、热膨胀系数);相变潜热的处理。
几何模型与网格:焊接接头的几何建模(对接、搭接、角接);焊缝区的网格细化要求;生死单元技术模拟焊缝填充;网格过渡策略。
热分析求解设置:瞬态热分析的求解参数;对流/辐射边界条件;热源移动的加载方式;热循环曲线的提取。
热-力顺序耦合:热分析→结构分析的数据传递;温度场作为热载荷的施加;热应力的计算原理;顺序耦合的步骤设置。
力学边界条件:焊接夹持条件的模拟;对称性约束;自由收缩与拘束收缩的区别;释放夹持后的变形。
焊接残余应力分析:残余应力的产生机理;纵向应力与横向应力的分布;厚度方向的应力梯度;应力消除措施(热处理、振动时效)的模拟。
焊接变形预测:焊接变形的主要形式(收缩、角变形、弯曲变形、扭曲变形);固有应变法的应用;变形控制措施(反变形、刚性固定、预加热)。
多道焊/多层焊模拟:多道焊的热循环叠加;道间温度的累积效应;生死单元顺序的控制;逐层激活的建模技术。
相变与组织模拟:固态相变(奥氏体→马氏体/贝氏体)的体积效应;相变塑性(TRIP)对应力的影响;组织分布的预测。
综合实战项目:典型焊接接头(如平板对接、T型接头、管道环焊缝)的完整热-力耦合仿真,包含移动热源加载、温度场计算、残余应力分析、变形预测与工艺优化。