采用简化固有应变法估算焊接残余应力、角变形和横向收缩量。实时可视化接头截面应力分布，并评估焊后热处理（PWHT）的消应力效果。
纵向残余应力: $\sigma_r \approx \sigma_y$（HAZ内）
横向收缩: $\Delta t \approx 0.2 \cdot t_w$
角变形: $\theta \approx 0.02 \cdot Q / t^2$
本工具基于简化固有应变法。核心思想是将复杂的焊接热循环过程，等效为一个初始应变（固有应变）强加在焊缝区域，从而快速计算出由此引发的残余应力和变形。纵向残余应力在热影响区（HAZ）内通常达到材料的屈服极限。
$$\sigma_r \approx \sigma_y \quad \text{(在HAZ区域内)}$$$\sigma_r$：纵向残余应力；$\sigma_y$：材料屈服强度。这意味着在焊缝附近，材料已经“用尽”了它的抵抗变形的能力。
角变形主要由焊缝正面和背面的收缩不均引起，与单位长度输入的热量和板厚的平方成比例关系。
$$\theta \approx 0.02 \cdot \frac{Q}{t^2}$$$\theta$：角变形量（弧度）；$Q$：焊接线能量（kJ/mm）；$t$：板厚（mm）。这个公式清楚地告诉我们，控制薄板焊接变形，严格控制热输入是关键。
船舶与海洋工程：在船体分段合拢焊接时，巨大的角变形会导致甲板不平，影响上层建筑的安装精度。工程师会使用这个计算器预评估不同板厚和焊接顺序下的变形量，提前设计反变形工艺。
压力容器制造：压力容器的环焊缝和纵焊缝会产生很高的残余应力，与内部压力载荷叠加，是疲劳和应力腐蚀的隐患。通过模拟计算，可以确定是否需要进行焊后热处理以及所需工艺参数。
桥梁钢结构：大型钢桥的箱梁焊接变形控制至关重要。模拟器可以帮助优化多道焊的层道顺序和热输入，在制造阶段就最小化变形，减少后续矫形的工作量。
轨道交通：高铁车体通常为铝合金或不锈钢薄壁结构，焊接变形直接影响气密性和外观流线。利用工具分析不同接头形式和预热温度的影响，是制定可靠焊接工艺卡的重要依据。
首先，请记住本工具基于"简易固有应变法"。这种方法通过经验法则替代复杂的热弹塑性分析，本质上是一种"速查表"。因此，相比绝对值，观察参数变化时的"趋势"和"比较"更有意义。例如，可用于评估热输入Q从100 kJ/mm增至150 kJ/mm时角变形会如何变化的相对分析。
其次，请注意输入参数"热输入Q"的单位。现场通常采用"电流×电压÷焊接速度"计算，但本工具使用"kJ/mm"。例如，以电流250A、电压30V、速度5mm/s进行焊接时，热输入为 (250×30) / 5 = 1500 J/mm = 1.5 kJ/mm。单位换算错误会导致结果严重偏离实际。
最后，本计算以单道焊缝（单焊道）为基准。实际结构往往涉及多道焊或复杂约束条件。即使在工具中输入"板厚25mm"，也并非指单道焊完成。对于多层焊接，需要设定每道次的热输入值并累积计算其影响。请勿直接将工具结果用于施工，而应将其作为决策依据之一，例如判断"此类条件下变形可能较大，需增加焊道数量"。
本工具涉及的现象实际上与多个学科领域密切相关。首推材料力学与弹性力学。残余应力属于"无外力作用下内部自平衡的应力状态"，是理解平衡方程的绝佳案例。工具显示的应力分布中拉伸区与压缩区面积大致相等，正是这种自平衡特性的体现。
其次是金属材料学，特别是相变理论的联系。工具材料设置中的"碳钢"与"不锈钢"差异不仅在于屈服强度。碳钢冷却时发生马氏体相变引起体积膨胀，会产生超越单纯热收缩的复杂残余应力。简易法虽无法处理这些细节，但培养"材料改变会导致结果变化"的直觉是重要的第一步。
再者是与结构可靠性工程及维护工程的关联。计算得到的残余应力可作为平均应力纳入修正古德曼图等疲劳强度评估体系。在与腐蚀耦合的场景中，还可作为评估"应力腐蚀开裂（SCC）敏感性"的基准数据。将仿真结果从单纯的"变形预测"提升至"寿命与可靠性预测"是进阶的关键视角。
熟悉本工具后若希望深入学习，建议遵循以下三步：首先是步骤1：基础理论深化。学习简易固有应变法的理论基础——"热弹塑性理论"。核心关键词包括"热应变""屈服条件""硬化法则"。焊接工程教材第五章通常有详细阐述。该理论精髓在于综合考虑温度相关的材料特性（弹性模量、屈服应力、热膨胀系数），追踪加热冷却全过程。
步骤2：数值仿真方法实践。若感受到简易法的局限，可尝试用专业CAE软件（如Abaqus或ANSYS的热-结构耦合分析模块）求解相同现象。通过调整网格划分与时间步长设置观察结果变化，亲身体验与简易法的差异是最有效的学习方式。当然计算成本会呈数量级增长。
最后的步骤3：与实际现象校准。将所学知识置于现场验证。例如对比工具预测的横向收缩量 $$ \Delta t $$ 与实际焊接试样的测量值。二者必然存在差异，这些差异恰好揭示了"工具未考虑的因素"（如夹具约束、周边区域散热等）。构建理论→仿真→实测的闭环迭代，才是成为真正"实用型工程师"的捷径。