计算机和数值模拟技术在焊接中的应用.pdf

电焊机,Vol31,2001(12):3~8,113

专题综述

计算机和数值模拟技术
在焊接中的应用

汪建华,马继
(上海交通大学材料科学与工程学院,上海200030)

摘要:介绍国内外计算机在焊接工程中应用的发展,以及近年来在焊接数值模拟领域的研究成果及其在工程
中的应用实例。
关键词:焊接;计算机应用;数值模拟
中图分类号:TP39文献标识码:C文章编号:1001-2303(2001)12-0003-07

Applicationofcomputerandnumericalsimulationforwelding
WANGJianHua,MAJi
(SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200030,China)

Abstract:Thedevelopmentsandapplicationofcomputerandnumericalsimulationforweldingareintroduced.Someresearchresultsof
weldingnumericalsimulationandtheirapplicationsintheengineeringareintroducedalsointhispaper.
Keywords:welding;computerapplication;numericalsimulation

前言制造过程CAD、CAE、CAPP、CAM、CAT等计算机辅助
计算机、信息、网络等技术的飞跃发展,给人类技术中的相关信息,通过网络集成在一起。虚拟工
的生活环境、文化氛围带来了深刻的变化。这种深程则进一步使整个制造过程在计算机上得到预演和
刻的变化必然反映到原来的制造业乃至焊接工程中实现。据估计美国已有90%以上企业采用Internet
来。计算机心脏中央处理器(CPU),其性能18技术建立了一种新型的企业内部网,从而带来巨大
个月就翻一翻,而价格却成倍下降,已具备进入家庭的效益。
的条件。计算机操作系统和语言处理系统以及各种1自动控制和焊接机器人
工具类、应用类软件功能越来越强。90年代初美国焊接自动化的关键是对焊接过程和质量的控
提出了国家信息基础设施工程计划,通常也被称制。采用微机对焊接过程的控制主要有:
为信息高速公路计划,随之而来在世界范围掀起a.自动顺序控制和实时稳定焊接过程的参数,
了建设的狂风巨浪。计算机和网络引发的
Internet如全自动CO2焊机、大功率激光焊机等。
信息技术的发展,大大促进了制造业的变革。近年b.控制焊接工件的自动定位和焊缝轨迹。
来提出的先进制造技术,包括诸如计算机集成制造c.控制焊接过程的质量,微机与传感器连接,
系统(CIMS)、并行工程、灵捷制造等。CIMS就是将进行焊缝宽度及熔透适应控制等。

收稿日期:2001-09-25
作者简介:汪建华(1939-),男,安徽歙县人,教授,博士导师,长期从事计算机和数值模拟技术在焊接中的应用研究工作,在国内外发表
学术论文120余篇。
4专题综述电焊机,Vol31,2001(12)

d.可编程序自动化控制生产线。力,可以模拟各种复杂现象的再现。通过数值模拟,
目前生产中采用的焊接机器人大体分点焊机器可以部分代替大量的试验工作,具有很大的优越性
人和弧焊机器人两类,在汽车工业中应用比较广泛。和高的效益。焊接是一个牵涉到电弧物理、传热、冶
现在研制的第二代焊接机器人带有视觉、听觉和触金和力学的复杂过程,要得到一个高质量的焊接结
觉功能,完全由微机控制,是一种具有人工智能的机构必须要控制这些因素。近20年来,国内外都对焊
器人。日本三菱造船厂曾发展了一种智能船用焊接接预测理论和数值模拟技术进行了许多研究,取得
机器人,用于双层船体的全自动焊接。了不少成果。
2000年日本大阪大学接合科学研究所提出了
2焊接过程的测示和自动检测
一个计划5年完成耗资20亿日元(2千万美元)的国
a.测量和综合分析焊接过程的多参数,如焊接
家课题[1]:高效与安全焊接技术的开发,事实上它
电流、电压、速度、压力以及气体流量等。同时可计
包含着一个焊接虚拟工程的研究。其目的是开发一
算出焊接热输入、功率、电流有效值和最大与最小
个用户界面友好的高效与安全的焊接计算机系统。
值、短路过渡中的瞬时燃弧功率和短路功率等。可
它同时给出3个精密模拟程序,即焊接过程模拟程
综合分析大量数据,确定焊接过程是否正常并报警。
序、被焊区域组织预测程序和变形预测程序。其中
如各种弧焊参数测量仪、电弧分析仪等。
各个模拟程序的目标为:
b.