焊接热力模拟的实质是一个热力耦合过程的模拟，而“热”和“力”两种物理场在耦合方式上可分为两大类型:直接耦合和间接耦合。
直接耦合是指焊接热会产生相应的应力和变形，而应力和变形反过来还会影响热的产生。其在计算上是一个耦合在一起、统一的过程，经过一次计算即可得到完整的焊接温度场及应力和变形场。而间接耦合(又称顺序耦合)是指焊接热是产生应力和变形的前提，但应力和变形并不会反过来影响焊接热过程。在这种耦合方式下，一般先计算焊接温度场，然后以温度场计算结果为前提条件，再计算后续焊接应力与变形，是顺序衔接在一起的两个分析过程。
在实际应用过程中，常常使用间接耦合的方式来进行焊接热力模拟计算，这是因为：
1) 在一般的弧焊焊接过程中，由应变产生热的效应并不明显，即由“力”向“热”这一支线的耦合效应比较弱，可以忽略不计(当然在某些焊接方法下,“力”“热”的耦合效应比较强烈，如搅拌摩擦焊，此时就不宜采用间接耦合的方式进行模拟计算)。
2) 从计算效率方面考虑，直接耦合计算时，需要求解的雅可比矩阵为非对称矩阵，增加了求解时间。因此，对于同一个焊接模型，采用直接耦合进行计算所需的时间要比采用间接耦合所需的时间长得多。
4.3.2 热源模型的选择与校核
热源模型及参数的选取对焊接过程的模拟结果有很大影响。第2章中提到焊接热源模型可分为体热源模型、面热源模型和组合热源模型。在进行焊接热力过程模拟前，要根据实际的焊接情况选取适当的热源模型。一般的做法是，根据实际焊缝区截面选取合适的焊接热源种类。例如，采用面热源模型计算得到的熔化区深度一般较浅(图4-1)，比较适合于对薄板焊接进行模拟。
图4-1 采用面热源模型计算得到的熔化区截面
而对于具有较大熔深焊缝的焊接过程，如厚板焊接、带坡口焊、埋弧焊等，则不宜采用面热源模型,采用双椭球形体热源模型可以较好地模拟这些焊接过程如图 4-2 所示。
图 4-2采用双椭球形体热源模型计算得到的熔化区截面
对于一些深熔焊，如高能束焊接等，则应考虑采用锥体热源模型或组合热源模型，如图 4-3 所示。
图4-3采用组合热源模型得到的熔化区截面
在选取了热源模型种类后，需要对模型参数进行精确校核，才能将其用于模拟计算。
(1)表面高斯分布热源模型的参数校核
表面高斯分布热源模型公式见2.1.2节中的式(2-9)。
对于表面高斯分布热源模型来说，模型函数的自变量是，模型参数有焊接电流1、焊接电压U、焊接热源的热效率"和电弧有效加热半径R。除了电弧有效加热半径 Ro外，其余参数可由焊接工艺直接给出。因此，对平面高斯分布热源模型的校核主要是指对有效加热半径的校核。实际应用过程中通常采用对比实际的熔化区截面半径和计算的熔化区截面半径的方法来确定R的值。一般的经验做法是:如果模拟得到的焊缝熔化区半径比实际略小，则应调小&的值;如果模拟得到的焊缝熔化区半径比实际略大，则应调大R的值。这是因为有效加热半径R反映了热源的集中程度，即R越小，热源越集中，在相同的热流下越容易产生更大的熔化区。
(2)双椭球形体热源模型的参数校核
双椭球形体热源模型公式见2.1.2节中的式(2-12)、式(2-13)。对于双椭球形体热源模型，模型参数较多，除由焊接工艺直接给定的焊接电流 1、焊接电压 U、焊接热源的热效率n外，还包括前、后两个椭球的共4个半轴长 a1、a2、b、c及前、后椭球的能量分配系数,f1和f2。
对于常规的弧焊，采用双椭形体球热源模型时，Goldak建议取f1=0.6，f2=1.4，而根据实际焊缝的熔宽来确定a1、a2与b的值，根据实际焊缝熔深来确定c的值，一般取:
如果在模拟之前并不知道实际焊缝的深度、宽度等参数，也可根据下式近似计算。
同样地，如果模拟出的焊缝截面宽度比实际熔宽略大，则应相应加大b的值，如果模拟出的焊缝深度比实际熔深略大，则应相应调大c的值;反之亦然。
（内容、图片来源：《焊接过程数值模拟》一书，侵删）
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