informИнформатикаInformatics1816-03012617-6963UIIP NASB10.37661/1/1816-0301-2026-23-3-49-61inform-1417Research ArticleАВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯCOMPUTER AIDED DESIGNРазвитие компьютерной технологии моделирования остаточных сварочных явленийDevelopment of computer technology for modeling residual welding phenomenaЖуковецМ. В.ZhukavetsM. V.

Михаил Владимирович Жуковец , инженер-программист 1-й категории лаборатории высокопроизводительных систем и технологий моделирования

ул. Сурганова, 6, Минск, 220012

Mikhail V. Zhukavets , Mid-level Software Engineer, Laboratory of High-Performance Systems and Modeling Technologies

st. Surganova, 6, Minsk, 220012

mikhail.zhukavets@mail.ruОбъединенный институт проблем информатики Национальной академии наук БеларусиБеларусьThe United Institute of Informatics Problems of the National Academy of Sciences of BelarusBelarus2026260920262334961Copyright © Жуковец М.В., 20262026Жуковец М.В.Zhukavets M.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://inf.grid.by/jour/article/view/1417Цели

Цели. Целями работы являются демонстрация возможности применения компьютерной технологии моделирования остаточных сварочных явлений, сравнение с результатами аналитического расчета классических примеров сварных конструкций, представление проекта программного комплекса по автоматизации расчета остаточных явлений сварных конструкций.

Методы

Методы. Предлагается силовой метод расчета напряженно-деформированного состояния (НДС) сварных конструкций общего назначения на примере расчета балочных и оболочечных сварных конструкций. Приводится описание существующих подходов для расчета сварочных явлений, а также программного комплекса, реализующего силовой метод расчета НДС сварных конструкций. Анализируются перспективы перехода на параллельные архитектуры и дальнейшего развития и применения силового метода.

Результаты

Результаты. Показана хорошая сходимость результатов расчета деформаций сварных конструкций в сравнении с аналитическими методами и возможность автоматизации создания компьютерных моделей расчета остаточных сварочных явлений на примере проекта программного комплекса. Заключение. Представлены главные направления развития и преимущества технологии: снижение трудоемкости, интеграция в САПР, оптимизация сборочных процессов, масштабируемость. Описаны перспективы перехода на параллельные архитектуры.

Objectives

Objectives. The objectives of the work are to demonstrate the possibility of applying computer technology for modeling residual welding phenomena and compare them with the results of analytical calculations for classic welded structures. A software package project for automating the calculation of residual welding phenomena is presented.

Methods

Methods. The principles of applying the force-based method for calculating the stress-strain state (SSS) of general-purpose welded structures are demonstrated using the example of beam and shell welded structures. A description of existing approaches for calculating welding phenomena is provided, as well as a software package implementing the force-based method for calculating the SSS of welded structures. Prospects for transitioning to parallel architectures and further development and application of the force-based method are analyzed.

Results

Results. Good convergence of the results of calculating deformations of welded structures in comparison with analytical methods and the possibility of automating the creation of computer models for calculating residual welding phenomena are shown, using the example of a software complex project. Conclusion. The main directions of development and advantages of the technology are highlighted: reduction of labor intensity, CAD integration, optimization of assembly processes, and scalability. Prospects for transitioning to parallel architectures are discussed.

компьютерная технологиякомпьютерные моделисварные конструкции общего назначенияостаточные сварочные явлениянапряженно-деформированное состояниесиловой метод расчетааналитические методы расчетапрограммный комплекспараллельные архитектурыcomputer technologycomputer modelsgeneral-purpose welded structuresresidual welding phenomenastress-strain stateforce calculation methodanalytical calculation methodssoftware packageparallel architecturesReferencesA new theory for lucid estimation of welding residual stress in plate joint / Y. Ueda, K. Fukuda, K. Nakacho, S. Endo // Transactions of JWRI (Joining and Welding Research Institute). - 1975. - Vol. 4, no. 2. - P. 73–81.Ueda Y., Fukuda K., Nakacho K., Endo S. A new theory for lucid estimation of welding residual stress in plate joint. Transactions of JWRI (Joining and Welding Research Institute), 1975, vol. 4, no. 2, рр. 73–81.Ueda, Y. Theory of thermal elastic-plastic analysis with special reference to predictive methods of welding residual stress and deformation / Y. Ueda, K. Nakacho // Transactions of JWRI (Joining and Welding Research Institute). - 1982. - Vol. 11, no. 2. - P. 95–103.Ueda Y., Nakacho K. Theory of thermal elastic-plastic analysis with special reference to predictive methods of welding residual stress and deformation. Transactions of JWRI (Joining and Welding Research Institute), 1982, vol. 11, no. 2, рр. 95–103.Окерблом, Н. О. Сварочные деформации и напряжения. Теория и ее применение / Н. О. Окерблом. - М.; Л. : Машгиз, 1948. - 252 с.Okerblom N. O. Svarochnye deformatsii i napryazheniya. Teoriya i ee primenenie. Welding Deformations and Stresses. Theory and Its Application. Moscow, Leningrad, Mashgiz, 1948, 252 p. (In Russ.).Okerblom, N. O. The Calculations of Deformations of Welded Metal Structures / N. O. Okerblom. - London : H.M.S.O., 1958. - 234 p.Okerblom N. O. The Calculations of Deformations of Welded Metal Structures. London, H.M.S.O., 1958, 234 p.Николаев, Г. А. Расчет сварных соединений / Г. А. Николаев. - М. : Объединенное научно-техническое изд-во, 1933. - 132 с.Nikolaev G. A. Raschet svarnykh soedineniy. Calculation of Welded Joints. Moscow, Ob''edinennoe nauchno-tehnicheskoe izdatel'stvo, 1933, 132 p. (In Russ.).Рыкалин, Н. Н. Расчеты тепловых процессов при сварке / Н. Н. Рыкалин. – М. : Машгиз, 1951. – 296 с.Rykalin N. N. Raschety teplovykh protsessov pri svarke. Calculations of Thermal Processes in Welding. Moscow, Mashgiz, 1951, 296 p. (In Russ.).Окерблом, Н. О. Расчет деформаций металлоконструкций при сварке / Н. О. Окерблом. - М.; Л. : Машгиз, 1955. - 212 с.Okerblom N. O. Raschet deformatsiy metallokonstruktsiy pri svarke. Calculation of Deformations of Metal Structures in Welding. Moscow, Leningrad, Mashgiz, 1955, 212 p. (In Russ.).Гатовский, К. М. Теория сварочных деформаций и напряжений : учеб. пособие / К. М. Гатовский, В. А. Кархин. - Л. : ЛКИ, 1980. - 331 с.Gatovskiy K. M., Karkhin V. A. Teoriya svarochnykh deformatsiy i napryazheniy. Theory of Welding Deformations and Stresses. Leningrad, Leningradskij korablestroitel'nyj institut, 1980, 331 p. (In Russ.).Медведев, С. В. Компьютерное моделирование остаточных сварочных деформаций при технологическом проектировании сварных конструкций / С. В. Медведев // Сварочное производство. - 2001. - № 8. - С. 10-18.Medvedev S. V. Computer simulation of residual welding deformations in technological design of welded structures. Svarochnoe proizvodstvo [Welding Production], 2001, no. 8, рр. 10–18 (In Russ.).Medvedev, S. V. Computer modeling and residual welding strains in technological design of welded structures / S. V. Medvedev // Welding International. – 2002. – Vol. 16. – P. 59-65.Medvedev S. V. Computer modeling and residual welding strains in technological design of welded structures. Welding International, 2002, vol. 16, рр. 59-65.Жуковец, М. В. Автоматизация расчета напряженно-деформированного состояния сварных конструкций общего назначения в программной среде Salome-Meca / М. В. Жуковец // Известия Томского политехнического университета. Промышленная кибернетика. – 2025. – Т. 3, № 1. – С. 21-28.Zhukovets M. V. Automation in calculating stress-strain state of general-purpose welded structures in salome-meca software environment. Izvestiya Tomskogo politekhnicheskogo universiteta. Promyshlennaya kibernetika [Bulletin of the Tomsk Polytechnic University. Industrial Cybernetics], 2025, vol. 3, no. 1, рр. 21–28 (In Russ.).Медведев, С. В. Компьютерные технологии прогнозирования остаточных сварочных явлений при дуговой сварке конструкций общего назначения / С. В. Медведев, М. В. Жуковец // Актуальные вопросы и передовые технологии сварки в науке и промышленности : сб. ст. I Междунар. науч.-техн. конф. / М-во образования Респ. Беларусь ; М-во науки и высш. образования Рос. Федерации ; Бел.-Рос. ун-т ; Бел. нац. техн. ун-т ; С.-Петерб. политехн. ун-т Петра Великого ; Объед. ин-т проблем информатики НАН Беларуси ; редкол.: М. Е. Лустенков (гл. ред.) [и др.]. – Могилев : Бел.-Рос. ун-т, 2022. – С. 159–163.Medvedev S. V., Zhukovets M. V. Computer technologies for predicting residual welding phenomena in arc welding of general-purpose structures. Aktualnye voprosy i peredovye tekhnologii svarki v nauke i promyshlennosti: sbornik statej I Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii [Topical Issues and Advanced Welding Technologies in Science and Industry: Collection of Articles of the I International Scientific and Technical Conference]. Ministerstvo obrazovanija Respubliki Belarus', Ministerstvo nauki i vysshego obrazovanija Rossijskoj Federacii, Belorussko-Rossijskij universitet, Belorusskij nacional'nyj tehnicheskij universitet, Sankt-Peterburgskij politehnicheskij universitet Petra Velikogo, Ob''edinennyj institut problem informatiki Nacional'noj akademii nauk Belarusi. Lustenkov M. E. (ed.-in-ch.), Bodjako A. M., Denisov L. S., Kobernik N. V., Korobov Ju. S., Koroteev A. O., ..., Sasnovskij S. P. (eds.). Mogilev, Belorussko-Rossijskij universitet, 2022, рр. 159–163 (In Russ.).Куркин, А. С. Сварные конструкции. Расчет и проектирование : учеб. для ВУЗов / А. С. Куркин, В. Ф. Лукьянов. – М. : Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2021. – 264 с.Kurkin A. S., Lukyanov V. F. Svarnye konstruktsii. Raschet i proektirovanie. Welded Structures. Calculation and Design. Moscow, Izdatel'stvo Moskovskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta im. N. Je. Baumana, 2021, 264 p. (In Russ.).Трочун, И. П. Внутренние усилия и деформации при сварке / И. П. Трочун. - М. : Машгиз, 1964. - 247 с.Trochun I. P. Vnutrennie usiliya i deformatsii pri svarke. Internal Forces and Deformations in Welding. Moscow, Mashgiz, 1964, 247 p. (In Russ.).Медведев, С. В. Конструктивно-технологическое проектирование и моделирование сварных конструкций в распределенных суперкомпьютерных средах / С. В. Медведев // Сварочное производство. - 2022. - № 5. - С. 24-29.Medvedev S. V. Structural-technological design and simulation of welded structures in distributed supercomputer environments. Svarochnoe proizvodstvo [Welding Production], 2022, no. 5, рр. 24–29 (In Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.