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內容簡介

　　焊接是一個涉及電弧物理、傳質傳熱、力學、冶金與材料學等多物理場耦閤的復雜過程，影響因素繁多。隨著計算機科技的快速發展，焊接數值模擬技術得到瞭越來越廣泛的關注和應用。
　　《焊接過程的數值模擬》以“理論介紹一數值模擬實現方法一具體應用案例”為主綫，結閤通用數值模擬軟件及實用的算例，對多種常見焊接方法及焊接過程中涉及的熱、力、微組織相變、電弧及溶池流體等諸多物理過程給齣瞭數值模擬實現方法。
　　《焊接過程的數值模擬》理論講解詳細深入，實例內容豐富、可操作性強，可作為高等院校焊接技術與工程及其相關專業本科生及研究生學習焊接數值模擬技術和相關軟件的教材，也可供廣大焊接工程技術人員學習和參考。

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1．1 焊接物理過程的復雜性
1．2 數值模擬的基本概念與步驟
1．3 數值方法與數值模擬軟件
1．4 焊接數值模擬的內容
1．5 焊接數值模擬的意義與發展概況

第2章 焊接物理過程基礎
2．1 焊接熱過程
2．1．1 常用焊接熱源及熱效率
2．1．2 焊接熱源模型
2．1．3 焊接溫度場及傳熱定律
2．2 焊接應力與材料力學本構
2．2．1 焊接殘餘應力的産生
2．2．2 材料的率無關彈塑性本構
2．3 接頭熱影響區微觀組織演化
2．3．1 接頭微觀組織演化簡介
2．3．2 相變描述方法
2．3．3 相變模型
2．4 焊接電弧與焊接熔池
2．4．1 焊接電弧
2．4．2 焊接熔池

第3章 有限元軟件基礎
3．1 Abaqus軟件基礎
3．1．1 Abaqus軟件簡介
3．1．2 Abaqus幫助文檔
3．2 Abaqus的初步使用
3．2．1 Abaqus分析的基本步驟
3．2．2 Abaqus／CAE簡介
3．2．3 Abaqus／CAE的功能模塊
3．3 Abaqus中的單位體製
3．4 Abaqus中的單元
3．4．1 單元的分類
3．4．2 單元的錶徵與命名
3．4．3 單元的選擇
3．5 Abaqus的主要文件類型
3．6．inp文件
3．6．1．inp文件的組成
3．6．2．inp文件的結構
3．6．3．inp文件的語法格式
3．6．4．inp文件的修改
3．6．5．inp文件的執行
3．7 Abaqus用戶子程序文件
3．7．1 Abaqus用戶子程序
3．7．2 用戶子程序的編寫
3．7．3 用戶子程序的執行
3．8 ANSYSFluent軟件簡介
3．9 nuent計算流程
3．1 0nuent的初步使用
3．1 0．1 Fluent的啓動與主界麵
3．1 0．2 Fluent讀入與檢查網格
3．1 0．3 物理模型的選擇
3．1 0．4 材料屬性設置
3．1 0．5 相的設定
3．1 0．6 計算域條件設定
3．1 0．7 邊界條件設定
3．1 0．8 動網格設置
3．1 0．9 參考值設置
3．1 0．1 0求解器算法設置
3．1 0．1 1求解參數設置
3．1 0．1 2求解監視窗口設置
3．1 0．1 3初始化設置
3．1 0．1 4運算設置
3．1 0．1 5運行計算設置
3．1 0．1 6結果設置
3．1 1Fluent用戶自定義程序
3．1 1．1 UDF概述
3．1 1．2 Fluent中的網格拓撲
3．1 1．3 UDF中的自定義函數
3．1 1．4 編譯與加載UDF
3．1 2用戶自定義內存變量
3．1 3用戶自定義標量

第4章 焊接熱力模擬一一熱彈塑性法
4．1 熱彈塑性法的基本假設
4．2 熱源參數及材料性能參數
4．3 模擬過程中需要注意的問題
4．3．1 熱力耦閤方式的選取
4．3．2 熱源模型的選擇與校核
4．3．3 有限元網格大小的選取
4．4 電弧焊接熱力耦閤綜閤實例
4．4．1 問題描述
4．4．2 問題分析
4．4．3 Abaqus／CAE溫度場分析過程
4．4．4．Abaqus／CAE應力場模擬分析過程

第5章 焊接熱力模擬一一固有應變法
5．1 固有應變法的基本理論
5．1．1 固有應變的基本概念
5．1．2 固有應變法與熱彈塑性法的關係
5．1．3 固有應變法的解析計算
5．1．4 固有應變法的有限元計算
5．2 固有應變參數的確定
5．2．1 縱嚮固有應變係數的確定
5．2．2 橫嚮固有應變係數的確定
5．3 固有應變的施加區域
5．4 多道焊的固有應變
5．5 T形接頭的縱嚮固有應變
5．6 固有應變法平闆堆焊綜閤實例
5．6．1 問題描述
5．6．2 問題分析
5．6．3 Abaqus／CAE分析過程

第6章 特種焊的數值模擬
6．1 點焊過程的數值模擬
6．1．1 電阻點焊過程的特點
6．1．2 點焊數值模擬分析方法的演化過程
6．2 點焊熱．力．電耦閤模擬綜閤實例
6．2．1 問題描述
6．2．2 問題分析
6．2．3 Abaqus熱．力．電耦閤分析過程
6．3 攪拌摩擦焊的數值模擬
6．3．1 攪拌摩擦焊簡介
6．3．2 攪拌摩擦焊的數值模擬方法
6．4 攪拌摩擦焊動力學模擬實例
6．4．1 問題描述
6．4．2 問題分析
6．4．3 攪拌摩擦焊動力學分析過程

第7章 焊接熱影響區組織模擬
7．1 焊接熱影響區組織轉變與Mbldy模型
7．2 低閤金鋼焊接熱影響區組織演變模擬實例
7．2．1 問題描述
7．2．2 問題分析與思路
7．2．3 子程序編製要點
7．2．4 焊接熱影響區相變模擬具體過程

第8章 焊接電弧及熔池的流體力學模擬
8．1 焊接電弧的流體力學模擬
8．1．1 電弧等離子體的特點與基本假設
8．1．2 電弧控製方湲
8．2 TIG焊電弧流體力學模擬綜閤實例
8．2．1 問題描述
8．2．2 問題分析
8．2．3 TIG焊電弧流體力學模擬過程
8．3 焊接熔池的流體力學模擬
8．3．1 焊接熔池的流體特點與基本假設
8．3．2 焊接熔池控製方程
8．4 等離子．MIG復閤焊熔池流體力學模擬實例
8．4．1 問題描述
8．4．2 問題分析
8．4．3 復閤焊接電弧．熔池流體力學模擬過程

附錄
參考文獻

前言/序言

　　人類利用焊接技術已有上韆年的曆史，然而對焊接過程的科學認識仍在孜孜探索。焊接方法多種多樣，焊接過程又是一個涉及電弧物理、傳質傳熱、冶金和力學行為的復雜過程。單純依靠理論研究或實踐實驗，有時很難對焊接過程涉及的物理現象進行定量的、科學的認識和把握。隨著計算機軟硬件技術的發展，數值模擬技術已經滲透到焊接的各個研究領域，在航空航天、軍工、能源、交通等領域，關鍵部件焊接過程仿真技術的實現，對優化工藝過程、提高産品質量和消除安全隱患起著日益重要，甚至不可替代的作用。
　　時至今日，焊接數值模擬技術雖已發展多年，有瞭長足進步，但是對於大多數初學者而言，仍顯得門檻過高。本書從多個側麵對復雜的焊接過程進行分解，並附以基礎實例分析，力求使廣大焊接專業的學生和從業者從中受益。
　　由於篇幅所限，本書不求、也無法包括焊接數值模擬的所有領域，僅就焊接過程的幾個最基本的方麵，在有限元數值模擬範疇內進行探討；旨在為讀者提供焊接數值模擬領域最基本的認識，使讀者掌握基本的技能，並能通過計算軟件解決焊接工作中的實際問題。
　　全書共8章，第1章簡要介紹焊接物理過程的特點及焊接數值模擬的基本方法、內容及意義。第2章係統闡述焊接過程中涉及的幾大物理過程及其數學描述，為焊接過程的數值模擬打下理論基礎。第3章介紹應用數值模擬軟件進行焊接過程模擬的基本步驟與基礎操作。第4～8章為具體應用案例。其中第4章介紹焊接熱力模擬過程中的熱彈塑性法及其應用，對電弧焊接溫度場、應力場及焊後變形的模擬計算給齣瞭詳細的說明。第5章介紹焊接固有應變法的基本原理、有限元數值模擬實現方法及典型案例。第6章介紹兩種常用的特種焊——電阻點焊與攪拌摩擦焊的數值模擬方法。第7章介紹焊接熱影響區組織相變的有限元模擬方法。第8章介紹焊接電弧及熔池的流體力學模擬。
　　本書選取典型案例，並對各焊接過程的數值模擬配以相關程序和操作過程的詳細說明，讀者可自行練習。在編寫本書的過程中，作者引用和藉鑒瞭部分專傢學者的書籍、論文及一些研究生的工作內容，在此一並錶示感謝。同時，感謝國傢自然科學基金項目資助（項目編號：51105049）和國傢留學基金資助（項目編號：201508210032），以及深圳國傢超算中心提供軟硬件平颱。
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