黄辉，赵耀，袁华，王波

（华中科技大学船舶与海洋工程学院，湖北武汉 430074）

0 引言

焊接是现代机械工业中的重要连接工艺，是结构产生残余变形和应力的主要来源。从20世纪50年代开始，人们开始焊接变形和应力的数值计算，取得了一系列的研究成果。近10多年来，随着计算机的迅猛发展，使焊接过程的热弹塑性计算成为模拟焊接变形、应力、组织转变等复杂现象的主要手段。焊接过程中材料在高温条件下发生分解、相变，而且不同温度下的材料性能具有很大差异，使焊接局部区域经历高度非线性的过程，要模拟整个结构的焊接变形和残余应力，需要进行热机耦合非线性有限元分析。由于焊缝区温度和应力应变的梯度很大，进行有限元建模分析时，网格划分必须足够精细，并且进行时间增量步的分析。对于大型复杂结构，其焊缝长度和焊接时间都很长，有限元网格规模和计算时间步势必急剧膨胀，进行完整的热弹塑性有限元分析将十分困难。

网格重划分技术可以处理网格畸变及单元变形过大的问题，使热轧、岩土等大变形分析得以进行下去，并保证计算结果的精度和可靠性。S．Brown和H．Song［1］结合网格重划分和动态子结构技术，采用壳体单元分析了平板激光焊接后的变形和应力，所使用的时间与完整的热弹塑性计算相比，仅为后者的七分之一。L．－E．Lindgren［2］基于一种可变节点的体单元，开发了自适应网格技术，并应用三维有限元方法成功模拟了大型铜罐的电子束焊接，大幅缩短了计算的时间。……