1．焊接過程數(shù)值模擬涉及的對象 
目前，焊接領域采用數(shù)值模擬方法涉及的對象大致有以下幾個方面： 
（1）焊接溫度場的數(shù)值模擬 其中包括焊接熱傳導、電弧物理現(xiàn)象、焊接熔池的傳熱、傳質行為等。 
（2）焊接應力與變形的數(shù)值模擬 包括焊接過程中瞬態(tài)熱應力應變和殘余應力應變等。 
（3）焊接化學冶金與物理冶金過程模擬 包括化學元素過渡、凝固、晶粒長大、偏析、固態(tài)相變、熱影響區(qū)脆化、氫擴散等。 
（4）焊接接頭的力學行為和性能的數(shù)值模擬 包括斷裂、疲勞、力學不均勻性，幾何不均勻性及組織、結構、力學性能等。 
（5）焊縫質量評估的數(shù)值模擬 包括裂縫、氣孔等各種缺陷的評估及預測。 
（6）特殊焊接過程的數(shù)值分析 如電阻焊、激光焊、電子束焊、瞬態(tài)液相焊、陶瓷金屬連接等。 
由此可見，焊接過程數(shù)值模擬已涉及到相當廣泛的領域，而且由于焊接過程涉及到許多基礎學科，每一方面又都涉及許多影響因素，同時又是隨時間而變化的特殊過程，因此要得到具有足夠精度的焊接過程數(shù)值模擬的結果難度相當大。為此，這一學科吸引了許多焊接科技工作者從事了大量的研究。計算機硬件、軟件的發(fā)展也為此創(chuàng)造了條件。 
2．焊接過程數(shù)值模擬的方法 
數(shù)值模擬的基礎是能用數(shù)學模型來描述自然界或工程界所發(fā)生的現(xiàn)象，通過模擬可以使這些現(xiàn)象重現(xiàn)出來，從而可以使人們對產(chǎn)生這一現(xiàn)象的機制及各種影響因素有更深的了解。當描述某一現(xiàn)象的數(shù)學模型可以用數(shù)學模型推導或演繹求解時，所獲得的結果就是解析解。對于一些復雜的數(shù)學模型，例如，高階的、非線性的，與時域相關的微分或積分方法，往往只能求助于數(shù)值方法求解、數(shù)值解法的計算工作量很大，但這對于當今計算機技術以及數(shù)值計算理論發(fā)展水平來說，這已不是不可克服的困難。 
常用的數(shù)值解方法有：差分法、有限元法、蒙特卡洛法。 差分法的基礎是用差商來代替微商，也就是把微分方程變?yōu)椴罘址匠?，通過離散化的數(shù)值計算求得近似的數(shù)值解。 
有限元方法是將連接的物體本身離散化，分解為由有限個單元組成的高效化模型，即進行網(wǎng)格劃分，進而對離散化模型求數(shù)值解。由于這種方法概念清析，單元網(wǎng)格劃分形象、直觀，不受物體幾何形狀、邊界條件和物理特性的限制、適用性強、非常靈活、容易掌握，因此得到了廣泛應用。在有限元法的基礎上又發(fā)展了邊界元法。 
蒙特卡洛法是一種采用統(tǒng)計試驗的模擬方法。這種方法是通過統(tǒng)計量的值來計算隨機過程的參數(shù)。例如：焊接接頭疲勞斷裂可看作是一種隨機過程，就可以用蒙特卡洛法模擬疲勞斷裂失效的情況。 
總之，目前在焊接過程的數(shù)值模擬中，基本上是以有限元法為基礎，配以解析解，有限差分，蒙特卡洛等方法，而且在實際應用中，各種方法常常相互交叉滲透。例如：在焊接瞬態(tài)熱傳導數(shù)值模擬中，空間域采用有限元方法，而時間域則采用差分法，將兩種方法結合起來求解，可取得較好的效果。 
目前在進行有限元分析時所用的軟件方面已經(jīng)有了不少優(yōu)秀的計算分析軟件，如：ABAQUS、ADINA、NASTRAN、MARC、SYSWBLD等可供焊接工作者選用。這些軟件可以進行二維甚至三維的電、磁、熱、力等各方面線性和非線性的有限元分析，而且具有自動劃分有限元網(wǎng)格和自動整理計算結果并使之形成可視化圖形的前后處理功能。因而，焊接工作者已經(jīng)無需自己從頭編制模擬軟件，可以利用上述商品化軟件，必要時加上二次開發(fā)，即可以得到需要的結果，這就明顯地加速了焊接模擬技術發(fā)展的進程。 
3．焊接過程數(shù)值模擬的應用及發(fā)展前景 
在焊接過程數(shù)值模擬中，對焊接溫度場和應力應變場的模擬數(shù)量最多，起步也較早，積累的經(jīng)驗也較豐富，在實際生產(chǎn)中得到了一定的應用。 
（1）焊接溫度場的數(shù)值模擬 溫度場的模擬是對焊接應力應變場及焊接過程其他現(xiàn)象進行模擬的基礎，同時通過溫度場的模擬還可以預測焊接熔池形狀，滿足設計要求，防止諸如未熄透、燒穿、咬邊、熔池等缺陷的產(chǎn)生。比如德國Aachen大學焊接研究所（ISV）對氣保焊熔地縮狀的模擬就是在對焊接溫度場進行計算的基礎上，對氣保焊過程中電弧的電磁現(xiàn)象、熱力學和流體動力學等的作用分別進行分析，然后加以綜合以求得如焊縫的幾何形狀和尺寸的實例。德國ISV在研究工作的基礎上開發(fā)了MAGSIM軟件，其主要功能就是根據(jù)焊件種類和厚度，坡口型式和焊接條件計算氣體保護焊 時焊縫中各點的熱循環(huán)和熔池的幾何形狀。這一軟件還可以依據(jù)求得的焊縫幾何形狀判斷是否發(fā)生了未焊透或燒穿，判斷焊縫頂部和根部的寬度和余高、熔深或咬邊是否滿足質量要求。MAGSIM同時可用作優(yōu)化焊接工藝 參數(shù)的工具。該軟件目前已經(jīng)商品化，其適用范圍還在擴大，功能也將不斷增加。