1、焊接過(guò)程的高溫、動(dòng)態(tài)、瞬時(shí)性特點(diǎn)，使凝固后的熔池為非平衡凝固組織，其對(duì)焊接接頭的力學(xué)性能有重要影響。要獲得優(yōu)質(zhì)焊接接頭，控制焊縫熔池的凝固過(guò)程至關(guān)重要。隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展和凝固理論的不斷完善，用數(shù)值計(jì)算法來(lái)求解焊縫熔池的凝固過(guò)程，有助于深入理解復(fù)雜的焊接物理過(guò)程，從而為優(yōu)化焊接工藝、提高焊接接頭質(zhì)量提供理論依據(jù)。
　　本研究基于形核的物理機(jī)制和枝晶生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)理論，綜合考慮界面能各向異性、界面擾動(dòng)、溶質(zhì)擴(kuò)散、成分過(guò)冷、曲率過(guò)冷和熔池形

2、狀等因素，釆用Moore型鄰域的元胞自動(dòng)機(jī)法，建立枝晶生長(zhǎng)和溶質(zhì)分布的模擬模型。對(duì)Fe-C合金焊縫熔池凝固過(guò)程中的單、多個(gè)等軸晶，“聯(lián)生結(jié)晶”現(xiàn)象，以及柱狀晶與等軸晶的競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)進(jìn)行模擬分析，并討論了過(guò)冷度、擾動(dòng)振幅及冷卻速率對(duì)枝晶生長(zhǎng)的影響，定量研究了枝晶尖端生長(zhǎng)速度和二次枝晶間距。結(jié)果表明：枝晶通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)，受熱擴(kuò)散、溶質(zhì)擴(kuò)散控制，形成具有復(fù)雜分枝結(jié)構(gòu)的凝固組織。溶質(zhì)主要富集在枝晶臂之間，隨凝固時(shí)間的延長(zhǎng)，富集程度加??；枝晶生長(zhǎng)的始終

3、存在枝晶偏析，主要分布在二、三次枝晶中。過(guò)冷度同時(shí)影響著晶體形核、生長(zhǎng)形貌及溶質(zhì)濃度，過(guò)冷度越大，晶體形貌越復(fù)雜，最高溶質(zhì)濃度越大；擾動(dòng)控制著晶體分枝，增大擾動(dòng)，晶體生長(zhǎng)過(guò)程會(huì)出現(xiàn)胞狀樹(shù)枝晶、樹(shù)枝晶形式，而對(duì)溶質(zhì)富集基本無(wú)影響；冷卻速率對(duì)枝晶生長(zhǎng)速度和溶質(zhì)濃度有影響，越大的冷卻速率可以獲得更快的枝晶生長(zhǎng)速度，富集的溶質(zhì)濃度越高。對(duì)枝晶尖端生長(zhǎng)速度的研究能夠確定本文所建模型的穩(wěn)定性；模擬得出的二次枝晶間距曲線圖能夠確定焊縫凝固時(shí)的冷卻速率