焊接方法多种多样，由于其涉及的物理过程不尽相同，因此对其的模拟方法也有所不同。本章着重介绍电阻点焊及搅拌摩擦焊的数值模拟过程。点焊过程的特殊之处在于其属于一个热-力-电耦合的过程，而搅拌摩擦焊属于一个存在剧烈塑性变形的动力学过程。
6.1 点焊过程的数值模拟
6.1.1电阻点焊过程的特点
电阻焊是指将组合后的工件通过电极施加压力，并利用电极电流通过接头的接触面及邻近区域，利用产生的电阻热进行焊接的方法。电阻焊利用电流流经工件接触面及邻近区域产生的电阻热效应将其加热到熔化或塑性状态，使之形成金属结合。而电阻点焊是将工件装配成搭接接头，并压紧在电极之间，利用电阻热熔化母材金属，形成焊点的电阻焊方法。典型的电阻点焊示意图如图6-1所示。电阻点焊的过程一般包括以下几个阶段。
1)预压阶段。通过对电极施加压力，将被焊工件压紧。
2)通电焊接阶段。对电极施以一定强度的电流，工件之间由于接触电阻比较大，而发生熔化。
3)断电保持阶段。通电结束，保持电极压力，使工件在电极压力作用下冷却并结合在一起。
4)电极移除阶段。释放压力，形成焊核。点焊过程的原理相对简单，但在实践应用中，其焊接过程较短，影响因素较多，并且点焊的形核始终处于封闭状态，无法直接进行有效观测。上述特点使点焊过程的质量难以控制，也给点焊工艺的制定与优化带来一定的困难。
数值模拟的方法能够再现点焊熔核形成过程中的电、热、力等相关物理场，通过分析这些场变量与焊接质量影响因素的关系，可以对点焊接物理过程有更清晰的认识，为提高焊点质量提供理论指导，并为实际生产提供理论依据。
图6-1电阻点焊示意图
6.1.2 点焊数值模拟分析方法的演化过程
电阻点焊工艺应用到工业制造领域至今已有100多年的历史，但由于其物理机制的复杂性--涉及电、热、力、冶金及表面现象等多个方面，对其数值模拟直到20 世纪80~90年代才逐渐建立起来。
电阻点焊过程的数值模拟开始于1960年,Archer[53]研究了一维模型中的电热现象。到 20世纪80年代，Nied[54在他的研究中开始使用接触电阻模型，并考虑了点焊过程中的热变形。在这一时期，对于点焊过程中的电热耦合、热力耦合常进行间接、区分处理。随后研究者们致力于电-热-力三物理场的直接耦合[55]，其分析方法也从有限差分法发展到有限元法，模型从一维模型发展到轴对称模型，再发展到三维模型。耦合方式上从单场分析发展到多物理场耦合分析，并且考虑的因素越来越多，越来越接近实际[56,57]
Abaqus 通用有限元软件从6.11版本开始支持电-热-力的全耦合计算,为点焊的数值模拟提供了方便。下面以一个点焊数值模拟的实例进行详细说明。
（内容、图片来源：《焊接过程数值模拟》一书，侵删）
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