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【029 有限元分析】
人们日常所看到的电焊火花也叫作电弧，如果在进行焊接的时候，用一层焊剂把焊接点覆盖起来，则电弧就会被埋在焊剂之下无法看见，这种焊接工艺被称为埋弧焊。埋弧焊的这一特点使得焊接熔池受到焊剂的保护，焊缝中杂质较少，从而焊接质量较高。埋弧焊很少采取手工操作的方法，而是由专门的埋弧焊机自动完成，因此也称为埋弧自动焊。对于二类压力容器制造企业来说，拥有埋弧焊机是重要的考察指标之一。技术科长范世斌和容器车间主任冯旭都曾经在石化机参观过埋弧焊，对于埋弧焊机的工作原理有一些感性的认识，但具体到内部是如何工作的，他们就说不清楚了。林振华作为一名机械专业的研究生，对于埋弧焊的工作原理自然是十分熟悉的。埋弧焊在那个年代算是一项比较新的技术，但到了林振华生活的年代，就是非常普通的技术了，随便一本焊接工艺教程上也会有焊机的原理图。朱铁军无意中向林振华说起埋弧焊的事情，本来还只是想问问林振华是否听说过这项技术，谁知几天以后，林振华居然直接就把一套焊机的图纸交到了他的手上。有了图纸，并不意味着就能马上制造出一台埋弧焊机，许多相关的技术参数，例如焊接电流、电弧电压、焊丝直径、焊丝倾角、焊接速度等，都需要经过实验才能确定。后世的教材上当然也有这些参数的内容，但林振华不可能记得如此清楚。更何况，有些参数是要根据实践情况进行调整的，焊剂的成份不同、钢材的种类不同，都会影响到参数的选择，这些问题只能通过反复的实验来解决。攻关小组在朱铁军的带领下成立了，林振华干的第一件事就是给大家上课，讲解埋弧焊的原理和工艺要领，汉华机械厂最有水平的一群工程师和电焊工都坐在下面听课，其中包括了林振华的准丈人杨春山。朱铁军也抱了个笔记本坐在边上记录，这小老头虽然是行伍出身，但对于工业技术也有着深厚的兴趣。“小林，听你介绍完，我觉得心里就有数了。不过，你说这么多参数都要测试，那我们岂不是要做几千次实验？”范世斌质疑道。“几千次实验？那得做到什么时候去啊？”电焊工郝松林嘀咕道。“几千次实验也不算多。”胡杨插话道，“掌握一项技术，几千次实验是非常正常的事情。过去咱们国家从苏联引进某项鱼雷技术的时候，为了掌握鱼雷的航迹，生生打了几百枚鱼雷，一枚就是好几万块钱呢。”“既然胡师傅都这样说了，那咱们就开始试吧。小华，你开出工作单来，我们按着你的要求做就是了。我们十几个电焊工，大家一起上，几千次实验也快得很的。”杨春山爽快地说道，他是林振华的铁杆后盾。朱铁军犹豫道：“几千次实验，得花多少钱啊？小林，有没有什么更好的办法，最好能少做一些实验。”林振华叹了口气，说道：“唉，其实也可以不用实验这么多次的，如果能够构造出几个参数的变化曲线，那么选择少数节点来进行实验就足够了。”朱铁军问道：“小林，你说的什么曲线，我不懂。不过，你说怎么样才能像你说的那样，什么构造出曲线什么的。”林振华道：“构造这些曲线需要涉及到一些计算，如果有计算机的话，这些计算倒也是挺容易。可是，现在上哪去弄计算机啊。”范世斌咂舌道：“这个还是算了吧，我光听说省计算中心有一台计算机，用一个小时就要好几百块钱，而且还得开介绍信才能用，咱们哪用得起。”胡杨问道：“小林，你说的计算，需要用到什么知识。咱们没有计算机，如果发动全厂有点文化的工人一起来算，是不是可以？”林振华摇摇头：“老胡，这个计算可不是四则运算，我是要做一个有限元分析……”“你说什么？有限元？”胡杨眼睛里冒出异样的光芒。“呃，反正就是一种计算方法吧，叫什么名字无所谓。”林振华赶紧打着马虎眼，有限元这个词对于汉华厂的人来说，实在太有难度了。谁知，胡杨却是咬住了不放：“小林，我曾经在机械杂志上看到过有限元这个概念，可是不知道具体怎么回事，莫非你会？”林振华硬着头皮道：“我也是勉强知道一些，不过，要做一个最简单的有限元分析，也得涉及到矩阵、微分方程之类的运算，这个恐怕……”胡杨转头对朱铁军和范世斌说道：“朱厂长，范科长，你们都知道的，我有高中学历，而且这些年也比较喜欢看点书，小林说的矩阵和微分方程，我都懂一点。要不，我主动请缨，配合小林做有限元分析，你们看可以吗？”“当然可以。”范世斌和朱铁军对了一下眼神，当即表态道：“要说起来，这些东西我在念大学的时候也是学过的，可是这十多二十年没用，都已经忘得差不多了。我刚才盘算了一下，咱们厂能够做矩阵运算的，估计一个巴掌就能算得过来，他们的情况和我都差不多。如果胡师傅还能记得，帮着小林做这个运算，那是再好不过了。”朱铁军站起身来，说道：“好，今天就到这吧，胡师傅，你和小林讨论一下这个叫什么元的，看看能不能帮着小林做下来。埋弧焊这个事情，我们是一定要做的。如果你们通过计算，能够少做一些实验，那是最好的。实在不行，几千次实验就几千次实验吧，能把二类容器证书拿下来，我们花点钱也是值得的。”众人都带着对林振华的崇拜之情散去了，只有胡杨留了下来。林振华看看胡杨，愁眉苦脸地说道：“胡师傅，你真的打算手工来做有限元分析？”胡杨点头道：“没错，计算机能做的事情，人也能做。只是，我没学过有限元分析，具体是怎么回事，我还不清楚呢，你能给我说说吗？”林振华道：“胡师傅，你先告诉我，你对于矩阵和微分方程到底掌握到什么程度，你说你是高中学历，这些东西可不是高