1. 研究目的与意义（文献综述）

随着现代工业的发展，焊接技术正渗透到桥梁、汽车、船舶、电力、石油、石化以及航天航空等各个领域，焊接结构不断向着大型化、精密化和高参数化方向发展，工作条件也越来越苛刻。焊接构件中复杂的残余应力状态可能直接或间接地减少构件的承载能力，特别是焊道区域高的拉伸应力促使脆性断裂，也可能导致疲劳强度恶化和减少构件的稳定性。因此，利用数值模拟的方法来计算和分析焊接结构的温度分布及其引起的结构残余应力分布情况尤为重要。^[4]

近20年来，国内外对焊接残余应力的模拟技术进行了许多研究，取得了不少成果。随着钢铁材料性能的不断提升,焊接用钢向高纯度、高强化、轻质化、微合金化的方向发展,与之对应的焊接材料却难以满足其发展,传统的焊接评价方式也已经落后,目前我国焊接技术的现状不容乐观,主要表现在以下3个方面：(1)焊接技术应用不广,数量不多；(2)焊接生产机械化,自动化水平低；(3)信息技术在焊接生产和技术管理的应用上滞后。但当前我国在技术研究和成就方面有以下几个方面：专用、成套焊接设备整体制造能力与水平有较大提高,发展出现良好的势头；焊接工艺越来越高速高效化；高品质焊接材料的生产与应用；高能束流焊接技术的应用与发展等。^[2]

国外技术发展相对成熟，研究了提高三维焊接热弹塑性有限元计算精度和稳定性的有效方法，研制了相应的计算机程序，并为若干三维复杂焊接构件的分析提供了有利工具；建立了特种焊接的数学模型如激光焊、点焊、钎焊、摩擦焊等的传热和力学模型；对相变和耦合效应成功进行了有限元分析；动态网络自适应生成技术的应用等。^[1]

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容：

本课题的数值模拟工作是在商用有限元软件ansys的基础上进行的。焊接温度场与应力应变场是双向耦合的，由于应力应变场对温度场的影响非常小，加上计算条件的限制，因此只考虑温度场对应力应变场的影响这一单向耦合。在模拟计算时，采用ansys软件的热一结构耦合功能，利用间接法，先计算焊接温度场，以温度场的计算结果作为结构分析的载荷，再进行焊接应力和变形的计算。

2.2研究目标：

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献，完成开题报告。

第4-5周：学习ansys有限元分析软件：前处理器、求解器、后处理器。

第6-8周：确定焊接过程热应力的计算流程、模型几何参数、焊接参数和热源模型等。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 周建新 等. 焊接残余应力数值模拟的研究与发展[j]. 金属成形工艺, 2003,21 (6): 62-64, 88.

[2] 赵志锋.我国焊接技术的现状与发展趋势[j].时代农机,2016,43(07):23-24.

[3] 朱援祥 等. 基于ansys平台的焊接残余应力模拟[j]. 武汉理工大学学报, 2004, 26(2): 69-72.