有限元数值仿真 焊接
基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究
基于ANSYS的焊接温度场和应力的数值模拟研究一、本文概述随着现代工业技术的飞速发展，焊接作为一种重要的连接工艺，在航空、汽车、船舶、石油化工等领域的应用日益广泛。
然而，焊接过程中产生的温度场和应力场对焊接结构的性能有着至关重要的影响。
为了深入理解焊接过程中的热-力行为，预测焊接结构的变形和残余应力，进而优化焊接工艺参数和提高产品质量，本文旨在利用ANSYS有限元分析软件，对焊接过程中的温度场和应力场进行数值模拟研究。
本文首先简要介绍了焊接数值模拟的意义和现状，包括焊接数值模拟的重要性、国内外研究现状和存在的问题等。
随后，详细阐述了ANSYS 软件在焊接数值模拟中的应用，包括其基本原理、分析流程、模型建立、参数设置等方面。
在此基础上，本文以某典型焊接结构为例，详细阐述了焊接温度场和应力场的数值模拟过程，包括模型的建立、边界条件的设定、求解参数的选择、结果的后处理等。
对模拟结果进行了详细的分析和讨论，验证了数值模拟方法的准确性和可靠性，为实际工程应用提供了有益的参考。
本文的研究不仅有助于深入理解焊接过程中的热-力行为，为优化焊接工艺参数和提高产品质量提供理论支持，同时也为ANSYS软件在焊接数值模拟领域的应用推广和进一步发展奠定了基础。
二、焊接理论基础焊接是一种通过加热、加压或两者并用，使两块或多块金属在原子层面结合形成永久性连接的工艺过程。
焊接过程涉及复杂的物理和化学变化，包括金属的熔化、凝固、相变以及应力和变形的产生等。
因此，深入了解焊接过程的理论基础对于准确模拟焊接过程中的温度场和应力分布至关重要。
焊接过程中，热源将能量传递给工件，导致工件局部快速升温并熔化。
熔池形成后，随着热源的移动，熔池中的液态金属逐渐凝固形成焊缝。
焊接热源的类型和移动速度、工件的材质和厚度等因素都会影响焊接过程的温度场分布。
为了准确模拟这一过程，需要了解各种热源模型（如移动热源模型、体积热源模型等）及其适用范围，并选择合适的模型进行数值模拟。
焊接结构应力与变形仿真分析
摘 要------------------------------------------------------------------------------------------------------- I Abstract-------------------------------------------------------------------------------------------------- II 第 1 章 绪论----------------------------------------------------------------------------------------------- 1 1.1 研究的背景及意义----------------------------------------------------------------------------- 1 1.2 国内外焊接变形预测方法的研究动态------------------------------------------------------ 1 1.3 论文内容安排---------------------------------------------------------------------------------- 2 第 2 章 焊接应力与变形及其仿真技术---------------------------------------------------------------- 3 2.1 焊接应力与变形的产生原因及分类--------------------------------------------------------- 3 2.2 焊接应力与变形的影响因素----------------------------------------------------------------- 4 2.3 焊接数值仿真分析技术----------------------------------------------------------------------- 4 第 3 章 SYSWELD 焊接仿真分析------------------------------------------------------------------------- 7 3.1 热源校核过程---------------------------------------------------------------------------------- 7 3.2 几何模型以及网格划分---------------------------------------------------------------------- 12 3.3 利用焊接向导进行焊接仿真计算---------------------------------------------------------- 16 第 4 章 基于“局部-整体”法的焊接仿真分析----------------------------------------------------- 25 4.1 局部模型的选择------------------------------------------------------------------------------- 25 4.2 局部模型的仿真分析------------------------------------------------------------------------- 26 4.3 转换模型的获得和验证：--------------------------------------------------------------------26 4.3 整体模型的网格划分------------------------------------------------------------------------- 34 4.4 整体装配分析----------------------------------------------------------------------------------36 结论------------------------------------------------------------------------------------------------------- 39 结束语-----------------------------------------------------------------------------------------------------40 参考文献-------------------------------------------------------------------------------------------------- 41
有限元数值模拟
《有限元数值模拟》课程实验
二、实验内容
装配形式：
《有限元数值模拟》课程实验
三、实验报告
根据已知参数建立数学模型，运用Deform-3D有限元软件进行数值模拟、并按 照仿真结果填写实验报告。
《有限元数值模拟》课程实验
四、实验过程
(1) 分析搅拌头的磨损机理。 (2) 运用数学知识，建立磨损的计算模型。 (3) 按要求建立有限元模型，进行模拟，并整理最终结果。
《有限元数值模拟》课程实验
二、实验内容
第五种搅拌头的几何尺寸：搅拌头轴肩形状采用圆柱形几何，其直径为 15mm，高度为10mm，端面具有7°的凹角呈同心圆环状；搅拌针形状采 用圆锥形几何，其大端的直径为5mm，高度为4.5mm，锥度为7°，搅拌针 和轴肩的交界处有0.5mm的倒角，在此尺寸的基础之上对搅拌针加上同心 环螺纹特征，螺距为0.8m。 第六种搅拌头的几何尺寸：搅拌头轴肩形状采用圆柱形几何，其直径为 15mm，高度为10mm，端面具有7°的凹角，并在端面上开有三斜槽；搅 拌针形状采用圆锥形几何，其大端的直径为5mm，高度为4.5mm，锥度为 7°，搅拌针和轴肩的交界处有0.5mm的倒角，在此尺寸的基础之上对搅拌 针加上右旋螺纹特征，螺纹倾角为60°，螺纹大径5mm，小径4.2mm，螺 距为0.8mm，并在螺纹上加工成等角度的三个斜面。
要求：每个同学能独立完成本仿真实验（多次练习）
《有限元数值模拟》课程实验
二、实验内容
整个实验流程图：
仿真计算开始
模型数据读入
搅拌头每前进10mm距离磨损深度预测 计算测量点轴向压力、温度以及滑动速度
数据更新 磨损深度总量预测 磨损深度，硬度，时间
磨损深度>极限值； 硬度>限定值
基于Simufact welding仿真在弧焊机器人教学中的研究
内燃机与配件0引言自2010年起我院开设焊接机器人应用与维护专业以来，培养焊工7000多人，焊接机器人操作大约5000多人，目前在校生焊工400多人。
为服务地方经济发展，培养以徐工集团为核心的制造型企业，探索一种高效、快捷、低成本的教学途径，提升学生焊接工艺参数设置能力，提高焊接机器人教学质量，本文研究将Simufact 焊接仿真应用到焊接机器人应用与维护专业教学中，以达到期望效果。
在焊接领域用于仿真模拟工具有许多，由于焊接加工过程是与温度、应力变形和冶金组织状态相互作用和影响、常会发生较为复杂的物理变化。
如果利用仿真模拟再现整个焊接过程对学生来说，不仅焊接工艺参数对焊缝成形影响有直观的感受，且能掌握建立焊接工艺各参数相互影响关系。
因此，在技工院校焊接机器人应用与维护专业教学过程中，运用Simufact welding 仿真软件对焊缝成形过程进行模拟教学有着重要的意义。
1Simufact 焊接有限元建立Simufact 焊接有限元焊接仿真通过导入焊接组件的网格化零件，构建有限元焊件模型；设置合理的环境参数和焊接参数对整个焊接过程进行高度模拟；最后，对Simufact 导出的数据和图像进行分析。
在导入网格化焊接组件时，建议运用多种网格方式，在焊缝周边较细的网格可以准确地获得高梯度温度。
如果出现网格的划分算法不太兼容的现象，建议对焊件进行独立网格划分的处理，这样会避免了不兼容现象的干涉和影响。
通常焊接件对兼容的网格设计既费时又有难度，所以，一般采用不兼容网格划分算法。
运用Solidworks三维软件建模后再Hypermesh 划分网格，最后保存。
建立仿真模型的建立是否合理直接关系到预处理时间，直观的用户界面对模拟过程起到事倍功半的效果。
在建立焊接结构时，可以用三维软件自行绘制焊接组件，如装夹夹具可以预定义组。
在运用有限元软件分析时，需要对焊件定义求解器、焊枪数量、设置跟踪点、加载焊件组件以及边界条件的设置。
焊接数值模拟方法
焊接数值模拟⽅法万⽅数据万⽅数据万⽅数据研究与设计王中辉等：焊接数值模拟⽅法第７期此，在综合考虑⼘述各种影响因素的基础上。
运⽤⾦属凝圊的有关理论，需做⼀些合理的假设或近似，才可能建⽴⼀个准确的预测焊缝凝固组织的元胞⾃动机模型【ｍ。
４结论数值模拟技术在焊接领域已经得到⼴泛应⽤，各有特点，应在不同场合发挥其优点。
焊接数值模拟技术的发展使焊接技术正在发⽣着由经验到科学、由定性到定量的飞跃。
焊接数值模拟技术及进⼀步发展的虚拟制造技术必将⼴泛地应⽤到焊接技术的研究及⽣产中，促进了国民经济建设，推动⽣产制造的科学化、现代化、⾃动化进程。
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焊接数值模拟
电阻点焊过程数值模拟技术研究进展及应用摘要：数值模拟方法一直是研究和电阻点焊过程的有效方法。
详细介绍了电阻点焊过程数值模拟技术的研究现状和进展及其工业应用。
并指出了电阻点焊过程数值模拟及应用的发展方向。
1 引言电阻点焊以其生产效率高、焊接质量易保证、易实现自动化等优点而在汽车、航空及航天等工业领域获得了广泛的应用【1】。
然而电阻点焊又是一个高度非线性的电、热、力等变量作用的耦合过程，其中包括焊接时的电磁、传热过程、金属的熔化和凝固、冷却时的相变、焊接应力与变形等，且电阻点焊熔核形成过程的不可见性和焊接过程的瞬时性给试验研究带来了很大困难，使人们对电阻点焊的过程机理一直缺乏比较深入的认识。
计算机技术和数值模拟技术的发展为电阻点焊研究提供了有效的理论分析手段，国内外的学者一直在尝试利用数值模拟的方法来研究点焊过程，已相继建立了许多数值模型，并取得了很多突破。
2 点焊过程数值模拟分析方法的演化过程【2】数值模拟技术应用于电阻点焊源自20 世纪60 年代，研究者们依据描述力、热、电过程的基本方程并对方程中参数变化和边界条件进行简化和假设，建立了点焊过程的数学模型，进而用数值模拟的方法对点焊过程温度场、电流场、电势和应力、应变场进行求解，用以研究点焊过程机理。
其分析方法从有限差分发展到有限元，模型从一维发展到三维，从单场分析发展到多物理场耦合分析，考虑的因素越来越多并且越来越接近实际。
学者Chang 【3】对此有过详细的总结。
总的来说，点焊数值模拟分析方法的演化大致可以分为以下4个阶段。
（1）有限差分法【3】。
有限差分法在早期对碳钢电阻点焊电热分析中应用得非常多。
其优点是计算简单，收敛性好，但是有限差分法无法求解力学问题。
因此，焊接过程中的力效应和热电效应的相互作用无法通过有限差分法来表征和求解。
（2）有限单元法【3】。
1984 年，学者Nied 【4】首次采用有限单元法来模拟电阻点焊过程中的预压阶段和通电阶段，他指出忽视预压阶段接触半径的变化是产生后续误差的根源，并通过计算获得了预压阶段电极和工件（E ／W）及工件之间（W／W）的实际接触面积，并以此计算结果来进行热、电耦合分析。
有限元仿真技术简介
有限元仿真技术简介（文章标题）有限元仿真技术简介1. 引言有限元仿真技术是一种广泛应用于工程和科学领域的数值计算方法，它可以在计算机上对复杂的物理系统进行建模和分析。
本文将简要介绍有限元仿真技术的原理、应用领域以及其优点和局限性。
2. 有限元分析的原理有限元分析的核心思想是将复杂的连续体划分为有限数量的小元素，然后根据元素的性质和相互之间的连接关系，利用数学方法近似解决变分原理。
通过在每个元素上选择合适的数学模型和适当的边界条件，可以得到物理系统的数值解。
3. 有限元仿真的应用领域有限元仿真技术在各个领域都有广泛的应用。
以下是几个常见的应用领域：3.1 机械工程在机械工程领域，有限元仿真可以用于材料力学、刚体力学和流体力学问题的分析。
在设计汽车零件时，可以使用有限元分析来预测材料的应力分布和变形情况，以确保设计的可靠性和安全性。
3.2 建筑工程在建筑工程领域，有限元仿真可以应用于结构分析、热传导和空气流动等问题。
通过对建筑结构进行有限元分析，可以评估结构的稳定性和强度，优化设计并提高建筑的效能和安全性。
3.3 航空航天工程在航空航天工程领域，有限元仿真可以用于飞机、火箭和卫星等复杂系统的设计和分析。
通过模拟力学和热力学行为，可以评估结构的性能和可靠性，并优化设计以提升工程效率。
4. 有限元仿真的优点有限元仿真技术具有许多优点，使其成为工程和科学领域中不可或缺的工具。
4.1 准确性有限元仿真可以提供高度准确的结果。
通过使用复杂的数学模型和离散化技术，可以更好地近似真实物理系统的行为，并生成准确的数值解。
4.2 灵活性有限元仿真方法非常灵活。
它可以适应各种不同的物理条件和边界条件，并支持对模型进行参数化研究和优化设计。
4.3 节省成本和时间相对于传统的试验方法，有限元仿真技术可以大大减少成本和时间。
通过在计算机上进行仿真，可以避免昂贵的实验设备和长时间的试验过程。
5. 有限元仿真的局限性然而，有限元仿真技术也有一些局限性需要注意。
“焊接过程数值模拟”课程教学建设与实践
!"#!$%&$'(')*+&,-./&$01$21(3$&)%)())%)0焊接过程数值模拟 课程教学建设与实践湛兰 4廖平4马振4庄明辉4秦湘阁佳木斯大学材料科学与工程学院!黑龙江佳木斯!&)'$$+摘4要 应国际工程教育认证的毕业要求!在对传统工科教育持续改革的过程中!借助计算机辅助手段!开设+焊接过程数值模拟,课程!培养学生独立预测并解决复杂工程问题的能力#本文从教学目标的建立"教材的选用"导向性教学内容的优化设计"教学成果的监测等方面!建立以学生为中心的+焊接过程数值模拟,实践课程!为学生与企业接轨奠定了良好的基础#关键词 焊接技术与工程专业$复杂工程问题$课程建设$教学改革44随着高科技信息化时代的飞速发展"材料学科也迅速与计算机结合"其交叉学科已成为科学研究的重点方向%同时利用计算机辅助教学$分析数据已成为材料学科实践教学不可或缺的环节"也是目前工程专业认证和新工科背景下理论与实践教学改革的重要手段&$'%在教学过程中"我校为了学科发展建设"在焊接技术与工程专业开设了*计算机在材料中的应用+课程%该课程可辅助学生提高实验数据处理和图像分析的能力"帮助学生增强复杂工程问题的分析和解决能力%然而"由于焊接技术作为金属材料连接的方法"目前还没有其他方法能够代替"因此其不但应用范围广(如造船$航空航天$铁路交通$储运等领域)"而且一些重要结构对焊接质量要求非常高"一旦焊接接头出现问题"将会造成无法挽回的事故"因此"我们不但要培养学生解决复杂焊接工程问题的能力"还要培养学生预测和模拟并排除可能会发生的工程问题%我校为了对接企业的需求"培养出符合新时代新工科背景下的复合型人才"对焊接专业的实践课进行改革"在*计算机在材料中的应用+课堂基础上开设了*焊接过程数值模拟+实践课程"专为提升焊接专业学生的结构设计能力和预测及解决复杂工程问题能力"建立了全新的课程内容%&数值模拟在焊接过程中的研究进展焊接过程具有局部温度高$弧光强$速度快等特点"对于焊接过程的观察带来了难度"从而无法使学生深入理解焊接专业中的基本理论%同时焊接工艺参数的选取"不断实验带来了材料上的浪费%随着高校先进教学手段和教学方法逐渐受到重视"利用计算机软件模拟焊接过程"不仅可以再现实验中无法观测到的现象"还可不断重复"成为焊接专业教学过程和实验过程中的重要补充&)'%因此焊接过程仿真模拟依靠计算机技术的革新也不断发展壮大"目前可进行焊接过程数值模拟的软件有6Z 6i `[$6f [W [$[W [d ]^!$[#Y `l _6R 2d ]^!#f 5$!]l "S Y $_"Y ["^等%同时"根据热源模型的选择可模拟各种熔焊焊接过程中温度分布$残余应力分布及变形"还可以模拟搅拌摩擦焊$压力焊及爆炸焊等特种焊接方法%这对于学生理解焊接理论知识及解决复杂工程问题尤为重要"同时利用生动形象的模拟结果可提高教学质量%% 焊接过程数值模拟 的课程设置)&$准确定位课程目标课程目标作为专业教育的灵魂"它是确定课程内容$教学目标和教学方法的基础&('%因此"课程目标对于整个课程的设置起到指导作用%*焊接过程数值模拟+是佳木斯大学焊接技术与工程专业的专业课程之一%在新工科建设和工程教育认证的背景下"本课程以专业培养目标为指导"首先较系统地介绍焊接的数值模拟技术及应用领域"让学生全面地了解该领域国内外的研究现状和进展%进而从服务企业和继续深造两个角度"制定相应的课程目标"为焊接技术与工程专业的高质量人才培养提供了有力支撑"为学生具备解决工程问题能力提供实践平台%本课程的课程目标具体设置如下!($)熟练运用6Z 6i `[等大型有限元模拟软件"为学生拓宽就业环境或进一步学习深造奠定基础%())基于焊接方法的工作原理"结合材料热物理性能和力学性能建立焊接过程有限元模型"为学生开展焊接专业创新大赛及毕业设计增加技术研究手段%(()通过建立不同焊接方法的焊接过程数值模拟实例"能够独立解决焊接传热过程对焊接接头影响的分析"以及对焊后焊缝变形及残余应力的分析为学生解决复杂焊接工程问题的实际应用提供性能预测$结构分析等数据支持"设计满足特定需求的焊接工艺参数"培养学生参与材料学相关工作的实践应用能力%*+创新教学科技风/0/1年2月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.)&)教材选用教材是课程的核心"选择一本好的教材对于完成课程目标尤为重要%为了让本科生也可以对焊接数值模拟有所了解"大连交通大学金成编著了,焊接过程的数值模拟-"以实操及实例为主介绍了熔焊$搅拌摩擦焊$压力焊等焊接方法的模拟过程%我们把这本书作为本科*焊接过程数值模拟+这门课程的教材%本书主要以6Z6i`[软件为例"介绍了6Z6i`[软件的使用及在焊接过程中的应用%此外"我们在教学过程中还增加了[W[d]^!和[#2Y`l_6R2d]^!#f5的软件安装及应用"并让学生采用三个软件模拟并进行结果对比%)&(教学内容优化设计基于工程教育专业认证的基本理念...*以学生为中心"以学习成果为导向"持续改进+"即"Z]理念&32M'"利用学科交叉"辅助专业课程巩固基础"夯实专业知识"提升应用能力"建立解决工程问题的思维是本课程的基本教学思路%教学内容设计上"以学生未来的就业和继续深造需求为导向"结合企业对人才的需求和科研对学生素养的要求"合理优化教学内容"将大学四年所学的相关课程基础知识进行高度融合"包括材料学与物理学$化学$力学$计算机$制图等学科知识"体现课程对所学知识的整合"实现培养学生综合应用能力的目标%我校最新制定的教学大纲中"*焊接过程数值模拟+课程在第七学期开设"总学时为()"其中理论教学为$0学时"实践学时为$0学时%教学内容主要包括焊接物理过程基础$有限元软件基础$材料热物理性能设置$焊接热力模拟过程建立$结果可视化以及模拟结果数据分析等%通过大量实践让同学们熟练地操作软件的同时"充分地理解课程在工程中的应用%每部分内容具体如下!($)在回顾焊接热物理过程中不但涉及焊接冶金学$材料焊接性$电弧焊方法$焊接结构等专业知识"还包括材料力学性能等专业基础知识"将整个焊接专业所学知识进行精细融合"学生通过这些知识对每种焊接过程进行充分理解"将焊接过程的每一个细节进行拆分"如对_")气体保护焊板板对接过程进行模拟"其中两个板的位置$热源形状$焊接过程中的热扩散$板的边界条件等都需要学生对其详细分析"整个过程学生增强了利用本专业知识构建合理的模型%())在有限元软件学习过程中"主要学习有限元软件的基本原理和使用方法"并通过第一部分对各种熔焊方法焊接过程的分析"在6Z6i`[软件中建模%本部分作为实践课"采用上机P实例教学的模式讲授%实例中包括栅管的散热过程中涉及的热传导和铝合金R#5焊焊缝处的温度场$应力场分析等实践操作练习"使学生逐步理解软件的功能%并通过实例对网格划分$分析步的建立和边界条件设置进行讲解"学生可以在实践中理解各个步骤的意义%在求解过程中"针对结果介绍软件的求解原理"让学生对软件的计算过程有更深刻的理解%(()为了锻炼学生独立解决问题的能力"在实践课程后"对每个实例要进行举一反三"更换不同焊接方法或对其他材料进行相同的焊接过程%由于不同材料的热物理性能不同"需要同学们自己查阅文献或通过其他软件计算"给学生更多的发挥空间"增强自学能力%此外"让同学们接触到企业实际遇到的焊接问题"使学生提前体验为企业解决复杂工程问题的过程"在结果分析过程中还将用到*计算机在材料中的应用+课程中学到的"?/>/-$L8:7:B8:F 等数据分析软件"最终每一个完成的问题要用L L R进行汇报总结"实现对学生综合能力的培养%)&3教学过程设置由于学生在本科教学中没有学习到数值解析课程"因此对本课程中数值模拟的理论部分难于理解"在教学过程中需尽可能结合学生已有的知识和浅显的案例"也可更好地理解数值解析中的一些公式%例如"在数值模拟方法的讲解中"引入由哈工大毕业生万龙创办的万洲焊接技术有限公司的简介"结合该公司智能装备研究中应用数值模拟的案例视频"直观了解什么是数值模拟及其应用"激发学生的学习兴趣"并鼓励学生创新创业%在讲授过程中"通过提问引发学生对已学知识与课堂内容进行关联"从而实现对课堂内容的理解和掌握"让学生从中体验专业知识与计算机知识的交叉融合%此外"在实践教学中"采用翻转课堂的教学模式"由3\0名学生组成一个学习小组"分配给每个小组相同的焊接工程问题"每个小组选出负责人"并进行分工合作"查阅相关文献确定问题中所涉及的数据参数"小组内进行对案例的研讨"结合前期案例分析过程"提出*如何设计模型"采用哪种方法来解决存在的问题+*根据所做模拟结果得出什么结论+和*还有哪些问题可以采用同样的方法解决+三个问题"各个小组为竞争关系"每个小组通过组员的配合"争夺成为第一个解决问题的小组"这种模式既培养了学生之间的沟通能力"又锻炼了他们解决问题的能力"拓宽视野"熟练模拟操作方法%)&M多种教学方法的相互结合*焊接过程数值模拟+是一门综合知识应用很强的课程"在当前大环境下"线上线下结合已经成为教学的常态"借助互联网"本课程的实践课内容也可顺利进行"通过共享软件界面"随时可查看学生的模拟进度%作业答疑可采用腾讯会议等完成"学生遇到问题也能够随时通过网络发给老师%具体的教学方法如下%)&M&$案例教学法和创造性教学法相结合在上课初期"学生对该课程的学习目的不是很明确"并且觉得课程难度大"从开始上课就失去信心%在这种情++.科技风/0/1年2月创新教学Copyright©博看网. All Rights Reserved.况下"我们采用企业中的真实案例与教材内容相互融合"如高速轨道客车侧墙焊接中为防止焊接变形焊接方法如何选择的问题%通过多媒体教学"学生从观看案例视频到亲自动手解决问题"切实感受通过学习本课程"在企业中可发挥的作用%在案例教学法中"通过校企合作和校友支持"还可获得企业的最新动态"在大量案例中选出适合学生解决的问题"在分组完成过程中"鼓励学生在解决方案上创新"同一个问题由)\(个小组同时且采用不同方法或不同的模拟软件进行解答"学生发挥自己对所学知识的理解并加以应用%这种案例法与创造性教学法相融合的方法"可开拓学生的思路"在发散思维中获得更多的可能性"既培养学生的学习兴趣"调动学生的学习积极性"又为学生就业奠定了基础%)&M&)项目驱动与任务教学法相结合项目驱动是以问题的形式引发学生对问题的思考"以问题为导向"激发学生的学习兴趣"然后将每个问题转变为任务"学生通过对问题的兴趣程度"自由组队领取任务%每个小组对任务内的问题进行组内讨论及分工"借助互联网查阅和收集资料"进行模拟计算及数据分析"最终将结果以L L R 的形式进行汇报"此外"总结归纳这一类问题的解决方案%该模式既可以锻炼学生的自主思考能力"开拓学生的思维"鼓励学生进行创造"同时又增加了学生之间的信任与合作"对于创新型人才的培养有积极意义%学生通过这种形式的锻炼"都变得更加自信"面对问题不再迷茫"常常要挑战更高难度的项目%# 焊接过程数值模拟 课程的教学监测与后期评价*焊接过程数值模拟+作为以实践为主的专业选修课"在课程考核方面更注重实践操作环节"因此"期末考试不采用笔试的方式"而是设定不同的项目"学生以抽签的方式获得题目"在一周内完成设计方案"得到模拟结果并分析"最终以课程报告的形式上交%期末总成绩便由平时上机实践成绩和期末课程报告两部分构成"其中"平时成绩占3%X "期末上机考试占0%X %平时成绩包括出勤$上机实践和作业"这部分主要根据每位学生上机实践和平时作业的表现加以评判"并且将分数细化到基本操作的得分"课堂出勤和互动问答的得分"外延操作的得分以及报错信息修正能力的得分"来全面衡量学生的实际操作能力%课程报告部分则根据每位学生解决问题的方案$模拟步骤是否正确$模拟结果分析是否到位$报告的详细程度及表达是否准确五部分得分%通过以上方式全面考核学生在本课程中的学习程度"从而反映出学生在解决工程问题方面的能力是否得到明显提高%除了通过期末考核检测教学效果"还包括教学院长和督导的听评课"以及教师在网络平台的作业$教学资源$答疑次数等数据对本课程的教学质量和教学效果进行评价%当然最直观的效果则是学生在参加比赛和完成毕业设计过程中明显表现出动手能力有了很大的提升%目前"大一$大二$大三的学生对本课程都非常期待"并且对模拟软件产生了浓厚的兴趣"有些学生甚至在课余时间自学或者到课堂上听课%此外"由于会使用模拟软件"学生在就业和考研时也更具竞争力%学校在对用人单位回访调研中发现"企业普遍反映"学习过焊接模拟软件的学生在解决和分析问题方面的能力更强"得到了企业的高度认可%结语在工程教育和新工科背景下"为了提高学生解决复杂工程问题的能力而设立的*焊接过程数值模拟+课程"通过优化课程教学内容及对教学方式的探索"加强实践教学与企业需求相结合"注重解决工程问题的能力和创新意识的培养"解放固定思维"鼓励多视角看待问题$多种手段解决问题"最终建立了较为完善的课程教学体系%通过教学课程评价获得了较好的反馈%随着我国新材料研发$材料基因组计划和人工智能预测的新科技革命的到来"焊接专业人才必将掌握计算机仿真手段预测和优化产品%因此"对于实用性极强的*焊接过程数值模拟+这门课"我们仍然需要不断地根据企业的实际情况及时调整教学内容"同时尝试更有效的教学方法"以培养出适应时代发展$满足社会需求的大学生%参考文献 %$&李美艳!韩涛!韩彬!等&数值模拟在焊接技术实验课教学中的应用%Q &&实验技术与管理!)%$M !()'$%()M)2MM&%)&张强&工程教育认证下-计算机在材料科学中的应用.教学改革与探索%Q &&广州化工!)%)%!3N ')()$M02$MN&%(&马驰!于智!王涛!等&高分子材料专业-计算机在材料研究中的应用.课程教学改革与实践%Q &&高分子通报!)%)$!1)'32'N&%3&高文斌!顾小燕!黎文航&工程教育"Z ]理念下的-材料力学性能.课程教学改革的探讨%Q &&科技视界!)%)$!%M )()&%M &李佳&以能力导向的材料成型专业实践课程体系构建研究%Q &&产学研理论与实践!)%)%!)N '$1()$01&基金来源 黑龙江省教育科学+十四五,规划)%))年度重点课题+新工科框架下材料类专业应用创新型人才培养模式研究,'项目编号)5Q Z $3))0N%($佳木斯大学教育教学改革研究项目+基于复杂焊接工程问题预测与模拟能力培养的教学改革与实践,'项目编号))%)$Q W )2%$( 通讯作者 湛兰'$'NM *4(!女!汉族!吉林九台人!博士!讲师!研究方向)焊接专业课堂教学及实践教学改革研究#"+创新教学科技风/0/1年2月Copyright ©博看网. 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有限元数值仿真焊接
有限元数值仿真是一种通过计算机数值模拟物理现象的方法，在工业生产过程中具有广泛应用。
在焊接工艺中，有限元数值仿真可以模拟焊接时的温度场、应力场、塑性应变等，从而预测焊接过程中可能出现的问题。
本文将介绍有限元数值仿真在焊接中的应用。
有限元数值仿真是一种基于数学模型的数值计算方法，用于模拟各种物理现象，包括结构力学、流体力学、热传导等。
该方法将连续体划分为有限数量的单元，在每个单元内建立数学模型进行计算，然后通过单元之间的边界条件关系，将所有单元的结果综合起来得到整体结果。
在焊接中，有限元数值仿真可以将焊接过程分为一系列的时间步骤，每个时间步骤内进行温度场、应力场、塑性应变等参数的计算，并通过不同的单元间的耦合关系完成最终的模拟，得到焊接过程中的温度场、应力场等参数。
1. 模拟焊接过程中的温度场
有限元数值仿真可以模拟焊接过程中的温度场分布，对于评价焊接接头的质量和找出潜在的焊接问题非常有帮助。
通过数值仿真，可以预测焊缝的温度分布，从而避免出现焊接缺陷，如裂缝、变形等。
2. 分析焊接接头的应力场
在焊接接头中，由于温度的变化，焊缝处可能存在应力集中，而应力集中部位可能会导致焊接接头的破坏。
有限元数值仿真可以模拟焊接接头的应力场分布，查找潜在的应力集中问题，并提供相应的解决方案。
3. 预测焊接接头的变形
焊接过程中，由于热应力的影响，焊接接头可能会发生变形。
有限元数值仿真可以预测焊接接头的变形情况，并提供解决方案。
同时，这也可以作为指导焊接过程控制的重要依据。
焊接接头的塑性应变是评价焊接接头质量的一个重要指标。
有限元数值仿真可以模拟焊接接头的塑性应变，以评估接头的结构强度和稳定性。
三、有限元数值仿真的研究发展现状
随着计算机技术的发展，有限元数值仿真在焊接领域已经取得了很大的进展。
目前，国内外多个研究机构都在进行有限元数值仿真技术的应用研究。
例如欧洲联盟已经成立了一支由11个成员组成的焊接数值分析小组，他们致力于推动有限元数值仿真技术的发展和应用。
国内各大高校和科研机构也逐渐开始将有限元数值仿真技术引入焊接领域。
随着焊接质量要求的不断提高和计算机技术不断进步，有限元数值仿真技术将在焊接领域得到越来越广泛的应用。