随着当今世界工业领域焊接技术的发展，焊接的效率与质量越来越被人所重视，而焊接的质量又与焊接熔池中，熔化状态的液体流动的状态以及焊接热循环过程也就是温度场有关。焊接过程中的熔池流体的流动过程很大程度上决定了焊缝的最后的性能，对于焊缝的缺陷产生也有着决定性作用。对于焊缝中的熔池流场与热场的模拟方法有很多种，本课题使用的是有限元法分析方法，有限元模拟被非常广泛的实际运用于焊接过程的模拟，比如热传导，流体，应力应变等方面的分析。随着当今世界的计算机科技的飞速发展，已经有许多有限元模拟软件已经被人们所研究和开发出来，用于相关领域的研究，比如ADINA，ANSYS，fluent等有限元模拟软件，这些有限元模拟软件为相关的研究人员提供了非常大的便利。比如焊接时要想得到质量高缺陷少的焊缝，就肯定涉及到物理和化学以及力学等方面的过程，必须严格的规范相关焊接过程参数，之后运用模拟软件进行数值模拟就可以得到合适的焊接参数来获取优质缺陷少的焊缝[21]。23730
经过查阅文献，大致的总结出了几种有限元分析的范例。根据《脉冲TIG焊接熔池流场与热场动态过程的数值模拟》[5]此份文献主要分析了被焊工件在运动热源的动态作用下，脉冲TIG焊的焊接过程中，熔池的流场与热场动态变化过程。作者首先建立了焊接过程中工件的3d有限元模型，同时还设计了适合此模型的非稳态、非线性、多相区和强耦舍特点的数值模拟算法。由于年代较远，所以模拟软件是相关编码编程。论文网
具体的工作步骤如下，首先，建立模型，把脉冲TIG焊焊缝的熔池体积及其热场和流场，脉冲电流呈现的是周期性的数值变化规律，在焊接过程中的峰值电流起到相关作用的整个期间，焊件的工作温度开始有了明显的升高趋势，熔池形状也随着温度的变化开始发生有规律的改变。在焊接过程中的基值电流起到作用的时候，工件的工作温度开始大幅度的降低，焊件的熔池也了开始因温度下降而发生的受冷而凝固，这样的过程是呈现周期性的无限循环，直到焊接过程的结束。相关的计算电流电压过程以及相关焊接参数的选择详见文献。其次是求解，动量方程，能量方程，改变边界条件并且使其互相强烈耦合，利用SIMPLEC算法，采用FORTRAN77编程进行运算。最后是计算结果，在求解后，利用相关得出的结果绘制曲线，得到实验的结论：(1)建立运动的热源，在电弧作用下脉冲TIG焊接过程中，熔池流场与热场动态过程的数值模拟。该模型综合的考虑了在电弧热流的周期性作用下，焙池的流场，温度场，熔池形状所发生了周期性的变化，熔池表面的热量的散开状态，熔池中的固液相界面的相变潜热影响，以及熔池表面的表面张力温度系数随温度的变化情况。(2)建立了适合模型的数值模拟算法。采用了附加源项法处理全部能量，边界条件以及动量边界条件；采用了收敛特性较优的SIMPLC算法，迭代求解差分方程，所得到的这个算法在一定程度上很大的提高了迭代收敛的速度。
根据《基于ANSYS的6082铝合金T形接头MIG焊的有限元模拟》[6]，本篇文献采用了有限元软件ANSYS求解，模拟了铝合金接头MIG焊接时温度场及应力场。第一步，建立与实际相符的有限元模型。根据其实际模型尺寸，建立了3D几何模型，设置了八个节点的三文实体热单元进行网格划分。第二步，确定了材料特性参数。材料的物理性能是温度随时间的变化函数。所以根据温度的相应变化，材料的相关参数如热导率，线膨胀系数，屈服强度等随之变化，根据相对应的关系绘制温度-材料参数关系曲线。第三步，相关焊接过程中工艺的确定。如焊接方向与焊接电流，电压，焊接速度等，在应力分析中必需要考虑拘束条件。此篇文献中采用移动的双椭圆热源模型进行模拟。第四步，运用ANSYS有限元模拟分析软件进行热源加载得到温度场的分布状况。文中利用ANSYS软件对接头进行三文动态模拟。不同的焊接速度下，热源在焊缝中模拟温度场云图，文中发现等温线形状趋近于椭圆，而且在焊接速度增大时，椭圆面积减小，这是由于热输入变化的原因。温度冷却后，选取焊缝中点为采样点，根据不同的焊速变化，绘制相应的温度曲线，可以看出随着焊接速度的增大，焊接表面上所取的焊接点最高温度明显降低，温度场的曲线最高处处附近的曲线越来越陡峭，说明该所取得试样点到达最高温度的时间也就越短[6]。 焊接过程热场与流场数值模拟研究现状:http://www.751com.cn/yanjiu/lunwen_16930.html