7.2.1 问题描述
手工堆焊 45 钢平板(200mmx150mmx10mm)。手弧焊接工艺：焊接电流 200A，电压18V，焊接速度3mm/s，热效率取0.8。
7.2.2 问题分析与思路
要模拟相变问题，首先要有焊接温度场。因此，在本例中，首先要计算焊接瞬态温度场，热源模型可选用双椭球形体热源模型。在得到温度场的同时，借助于UMATHT 子程序，即用户自定义材料热行为子程序，将待求各相含量设为状态变量，依据上述相变微分方程在各增量步内对其进行积分计算，在增量步的结尾对状态变量进行更新，最终得到各积分点的相的组成成分。
7.2.3 子程序编制要点
Abaqus 中用户自定义材料热行为子程序 UMATHT接口如下：
在本例中，UMATHT子程序主要具有两方面的功能。一是为保证焊接温度场的计算顺利完成，而对材料热物性(如热导率、比热容等)进行指定;二是完成各状态变量，即各相含量的积分运算及状态变量的更新。这里主要针对UMATHT子程序第二方面的功能进行描述，其计算流程如图7-2所示。
UMATHT 子程序首先要进行必要的初始化设定和参数的赋值。该子程序的输入数据包括待焊材料化学成分、原始组织体积分数及初始晶粒尺寸，经过子程序的运算输出任意点、任意时刻P(xyz,t)的奥氏体及其可能的转变产物--铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体的体积分数。其中，可将奥氏体、铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体的体积分数分别定义为状态变量 SDV1~SDV5，以方便进行结果的显示与后处理。此外，还要根据钢材初始化学成分，按式(7-1)~式(7-4)进行各相变关键温度线的计算，为相变计算提供必要条件。
图7-2 UMATHT 子程序相变计算流程图
程序运行开始，先取得当前时刻6积分点的温度TEMP，根据时刻奥氏体含碳量"。与平衡态奥氏体含碳量"的相对大小判断将发生奥氏体形成过程还是分解过程。奥氏体含碳量与平衡态奥氏体含碳量的相对大小和相变特征温度线将焊接热影响区相变过程分为8个区域。当m<"时，处于焊接加热阶段:当T<A。1时，不发生相变;当 41<T<A。;时，发生奥氏体化过程，奥氏体将逐渐形成，并且奥氏体晶粒将不断长大;当T>A3时，组织完全奥氏体化。在加热阶段，可采用杠杆定律求解奥氏体形成阶段组织的体积分数，采用晶粒长大动力学方程计算奥氏体晶粒尺寸变化;在冷却阶段，">w，奥氏体不断分解为相应的子相:当 AeI<T<A 时，发生铁素体相变;当 B<T<A。 时，发生珠光体相变; 当 MS<T<BS时，发生贝氏体相变;当TM时，发生马氏体相变。冷却阶段采用Kirkaldy模型确定扩散型相变进行的速度，并计算 A时间间隔内相变进行的程度，即得出该步长终了时刻工件各处各组织的体积分数，利用Koistinen-Marburger 模型计算温度7时的马氏体体积分数。此后进行下一时间步长At+1的计算，重复下一增量步循环，直至计算到设定时刻车。
（内容、图片来源：《焊接过程数值模拟》一书，侵删）
版权与免责声明：
凡未注明作者、来源的内容均为转载稿，如出现版权问题，请及时联系我们处理。我们对页面中展示内容的真实性、准确性和合法性均不承担任何法律责任。如内容信息对您产生影响，请及时联系我们修改或删除。
