SYSWELD装甲钢复合热源搅拌摩擦焊过程数值模拟(3)
1.2 复合热源的几种分类
复合热源根据其字面的意思就是两个热源的意思，是将两种热源结合在一起，取长补短形成新的比以前的要先进的焊接方法[7]本实验就是因为装甲钢的特殊性采用双热源的方式。在以前的研究中，复合热源可以分为九类①电子束一等离子弧焊;② 电子束一TIG 焊；③ 激光一电弧焊；④ 激光一等离子弧焊接和喷涂；⑤ 等离子一M IG 焊；⑥ TIG 一MIG 焊；⑦ 高频一等离子焊；⑧ 高频一激光焊；⑨ 高频一T IG 焊[8]。但是本实验采用的不是这样的复合热源，只是因为装甲钢的特殊的性能而采用的将装甲钢材料提前预热，然后进行焊接的双热源的方法。
1.3 SYSWELD在焊接模拟仿真方面的应用
SYSWELD 软件是由法国ESI 集团开发，这是一款对于焊接非常专业的软件，它是用来模拟焊接的热处理过程【9】。是实现了机械、热传导和金属冶金的耦合计算的计算机模拟开发系统软件，能实现对复杂组合模型焊接后应力和变形的分析，采用局部和全局的耦合计算，将局部焊接所造成的残余应力和应变等一比较简单的方式加载到全局模型上进行空间变形模拟SYSWELD完全实现了机械，热传导和金属冶金的耦合计算，允许考虑晶相转变及同一时间晶相转变潜热和晶相组织对温度的影响[10]。不再用人力一遍遍的进行焊接的试验，而是通过用电脑进行模拟，这样就可以减少试验的财力开支，同样也可以改善产品质量，进而提高使用寿命[11]。
基于SYSWELD软件我们首先是建立物理模型，然后建立热源模型[12]。物理模型首先是材料的接头形式以及工艺参数的确定，然后是网格的划分，网格划分是进行模拟的非常重要的一步，它会直接影响我们的计算进而影响试验的结果，在划分中我们非常重视其精度和效率，最好是两者兼备，网格越是精细那么其模拟就更接近于实际情况，可是计算所花费的时间就会越长，这样就导致效率低下，相反的网格划分的疏，计算的时间就会短很多，可是精度又下降了[11]。所以需要具体情况具体分析，焊缝处可以采用细的网格划分，边缘处可以采用疏的网格划分，这样才能保证既有精度又有效率。焊接的热源有很多种，一般来说是分为三种类型分别是集中热源、平面分布热源、体积分布热源，在实际的生产中后面的两种分布热源更贴近我们实际的生产需求[13]。不同的焊接方法所应该选择的热源模型是不一样的，热源模型的选择有热输入来决定，一般采用的热源模型有两种，分别是双椭球热源模型和高斯热源模型。虽然我的这个试验是薄板焊接，高斯模型的热是集中于平面，可是在试验中我还是用了双椭球热源模型，因为高斯热源虽然满足薄板的热源是分布于平面的要求，但是搅拌摩擦焊焊枪是移动的所以会对热源的分布造成影响。实际上，由于焊缝加热和冷却的速度不同，电弧前方的加热区域要比电弧后方的加热区域小[14]可是双椭球热源能够更好的模拟热源的移动，可以比较好的反应热量在深度方向的影响[15]。而且对于搅拌摩擦焊来说，焊接移动的时候前后的热量是不一样的，因为搅拌头要有一定的下压量，所以在实验中模拟采用的是双椭球热源。
1.4 有限元数值模拟的发展
数值模拟的基础是能用数学模型来描述工程界发生的现象，通过数值模拟可以来找到其中的规律[16]。有一些数学模型是非常的复杂的，因为自然界的现象非常的多，能够用数学模型来描述已经非常的不容易，相非常难解的非线性等模型只能用数值方法解答，数值解法的计算工作量很大，但这对于当今计算机技术以及数值计算理论发展水平来说，这已不是不可克服的困难。