文 | 赵震，李进泽，龚天明，王兆伟

焊接件是风力发电机的主要部件，其设计的可靠性直接影响着整个机组的性能，因此对风力发电机结构件焊接仿真分析已经成为发电机设计的核心技术之一。

结构件焊接过程的仿真分析主要是分析焊接结构的温度场、应力应变等。研究表明，在结构件的实际生产中，焊接过程中所产生的变形和残余应力的影响往往很大。结构件焊接过程是个复杂的传热过程，随着热源的移动，整个焊件的温度随时间和空间急剧变化，材料热物理性能也随温度剧烈变化，同时还存在熔化和相变时的潜热现象，这给焊接过程仿真分析带来非常大的困难。由于高度非线性及计算量太大等因素，结构件焊接过程的仿真在建模、热源处理等方面都有待特殊处理。

本文使用试验和仿真对比的方式对单道焊的热源模型参数进行修正，再将修正的热源模型参数应用于多层多道焊的仿真分析中，并与试验测试数据进行对比，为其在直驱永磁风力发电机结构件焊接仿真分析中的应用提供参考依据。

焊接有限元简介

一、焊接热弹塑性有限元理论

（一）应力应变关系

1.材料处于弹性状态

当材料处于弹性状态时，其全应变的增量可表示为式（1）：

式中，{dε}e为弹性应变增量；{dε}T为热应变增量。当出现应力状态{σ}时，弹性矩阵[D]随温度变化，由弹性矩阵与弹性模量E和泊松比μ的关系式可得：

又有{dε}T为{α0T}，其中α0为初始温度的线性膨胀系数的……