焊接是一个涉及多学科的复杂的物理—化学过程，单凭积累工艺试验数据来深入了解和控制焊接过程则既不切实际又成本昂贵和费时费力。随着计算机技术的发展，通过计算机软件来模拟焊接过程以获得焊接过程已成为解决现代工程学问题必不可少的有力工具。采用 ANSYS 进行焊接温度场的模拟时，需要解决的问题之一就是热源加载形式和热源分布函数的确定，对于 CO2气体保护焊，可不考虑电弧吹力和熔池流体传热特征，采用高斯分布的表面热源就可得到较满意的结果。 有关实验研究表明，高斯热源模型能够表征焊接电弧的,热流分布特征。高斯热源模型如图 所示。图中，o 为热源中心，dH 为焊接电弧有效加热直径。高斯热源模型的热流密度公式为q = qmax exp （-cr2），式中：q 为热源有效加热范围内半径为 r 处的表面热流；qmax 为热源加热斑点中心的最大热流；c 为热源集中系数，
是与焊接方法相关的常数。
二、温度场计算
1．材料热物理性能参数
桁架结构焊接温度场中，材料热物性能都是温度的非线性函数，Q235 在各温度下的热物理性能参数如下表所示：
2、焊接温度场结果分析
（1）．焊接工艺参数
考虑中薄板平板对焊条件下，不同线能量对焊接温度场
的影响，计算时焊接参数为：焊接热效率η=0.8，电弧电压
U=20V，I=110A，；电弧有效加热半径 r=8mm，焊接速度
v=4mm/s；初始温度 T0=20℃。由于线能量 E =η×U×I/v，计算得到线能量如下：E1=η×U×I/v=0.8×110×20/4=4.40×104KJ/cm
（2）．温度场分析
温度场的数值模拟是残余应力场数值模拟的前提，温度场对残余应力和残余变形影响极大。图3给出了焊接某瞬时t=10s 时焊件的温度场分布云图。
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图 4 为焊接结束冷却 1000s 时焊件的温度场分布云图，
司法公信力由 图 4 可知，焊件角落边缘区域冷速最快，中心冷却较慢。造成此现象的原因是由于试件角部有多个方向进行热交换，故冷却最快；而中心只能依靠热传导致导和热辐射进行散热，故冷却最慢。因此该部位有较高温度，整个试样的温度场基本上以中心为温度最高点、最外缘为温度最低点，呈现出一定的温度梯度。当焊件冷却至 1000s 时，焊接温度接近环境温度。
为了分析焊接过程中与焊接方向平行截面处节点的温度变化情况，取距焊缝中心 2 mm、交通流
距离工件开始焊接边分别为 12，24，36，48mm 的 4 个节点，绘制其热循环曲线，如图 5 所示。
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由图 5 可以看出，，沿焊缝方向，到焊缝中心等距离的节
点所经历的热循环过程呈现相同的变化规律。只是达到最高温度的时间不同。反之，到焊缝中心不等距离的节点所经历的热循环过程则不相同。由图 5 还可以看出，4 个节点的峰
值温度随着节点与工件开始焊接边距离的增大而先升高，升高到一定程度后则保持不变。这是由于开始焊接时焊件上节点的温度较低，焊缝处节点必然会传递给附近节点热量，从而使得开始焊接时节点峰值温度较低，随着焊接过程的进行，这种现象逐渐消失，峰值温度也趋于不变，这和实际焊接情况相吻合。为了分析焊接过程中与焊接方向垂直截面处节点的温度变化情况，取垂直焊缝方向，沿焊缝中点距离分别为 0，5，10，15mm 的四个节点绘制其热循环曲线如图 6：
由图 6 可以看出，当热源接近时，焊缝附近节点的温度瞬时上升至较大值（1000℃以上），当热源经过后，温度又降至200 ℃以下； 节点的最高温度值随节点远离焊缝中心而逐渐降低。可见，由于焊接加热的局部性，距工件开始焊接边等距离，但距焊缝中心远近不同的节点所经历的热循环也不相同，节点越接近热源，温度升高越剧烈，所能达到的最高温度越高。随着节点与热源之间距离的增长，热源作用逐渐减弱。
三、应力场的计算
1 焊缝纵向应力和应变
在距引弧端10 em处焊缝中心选取一准稳态A节点(图2)，其热循环曲线如图3所示，分析其纵向塑性应变和纵向应力随时间的变化过程，从图4中可以看出，在起始焊接的阶段：初始段焊缝中心没有塑性变形和应力产生，这是因为焊接温度场还没有对其造成影响而产生温度应力，而当移动热源逐渐逼近该处时，熔池前沿金属温度迅速升高，受热膨胀，由于受到周围低温区金属的拘束作用，致使熔池前沿的金属的纵向压缩塑性变形和纵向压应力急剧增加，当移动热源到达该处时，该处金属从固态变为
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