焊接仿真技术

关于SYSWELD的相关培训报告汇报人：张建锋谭明明通过为期5天的SYSWELD软件学习操作，对SYSWELD软件的相关功能作用、操作过程、使用用户情况等有了粗略了解。现将情况汇报如下：一、对SYSWELD 软件的了解SYSWELD是ESI集团开发的一款专门用于进行焊接和热处理模拟分析的软件。它能真实模拟产品在测试中的性能，精细协调制造过程与预期的产品性能间的关系，并评估环境对产品使用的影响，它的焊接模拟分析包包括有网格划分，焊接向导，解算器及一些必要的模块；集前后处理、解算功能于一体。ESI集团是在法国巴黎上市的世界最大最著名的CAE软件公司之一。ESI集团成功的关键在于使用真实材料物理特性，能够进行更真实的模拟，来代替耗时的物理样机尝试和纠错过程。SYSWELD软件优势如下：1、 SYSWELD在焊接方面专注于：手工、气保焊，MIG,TIG,激光，电子束焊接等模拟非标准点焊和摩擦焊焊接模拟大型结构件的焊接装配（组装拼焊）2、 SYSWELD在热处理方面专注于：淬火，回火，退火，调质，表面硬化…渗碳，渗氮，热化学热处理回火…3、 SYSWELD能够引导工程师实现：评估工件残余变形------优化焊接顺序和位置将残余应力降至最小及分布情况——控制过程使应力梯度和表面拉应力最小研究几何、材料和过程参数的敏感性-----在产品开发中减少开发成本优化焊接和热处理工艺过程------控制焊接制造参数诸如速度、能量（主要是电流电压）输入和很多其他参数。由于它能很好地反应实际情况，目前SYSWELD在国内许多工厂和大学都在应用，如宝钢、内蒙一机、内蒙二机、成飞、沈飞、西安航空发动机集团有限公司、中信重工、中国核动力研究院、合肥等离子物理研究所、南车长江公司、四方车辆厂、南车戚墅堰车辆研究所、南车戚墅堰车辆厂、北车唐山车辆厂、725所、167厂、7102厂、西南交通大学、北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、天津大学、山东大学、大连交通大学、中科院沈阳金属研究所等。二、焊接仿真模拟软件学习内容：根据我部相关项目的要求，我们参加了ESI成都分部的焊接仿真软件培训，该培训为期一周，主要培训内容如下：1、理论培训1） CAE的中文意思是“计算机辅助工程”（CAE，ComputerAidedEngineering）o在影响计算机辅助工程技术发展的诸多因素中，人才、计算机硬件和分析软件是三个最主要的方面现代计算机技术的飞速发展，已经为CAE技术奠定了良好的硬件基础。多年来，重视CAE技术人才的培养和分析软件的开发和推广应用，发达国家不仅在科技界而且在工程界已经具有一支较强的掌握CAE技术的人才队伍，同时在分析软件的开发和应用方面也达到了较高水平。2） CAE的本质□CAE的本质几何结构「物理板象 外部环境45*®物理解代用程| —律’|数宿解通过一系列的假设和近似，获得一组微分方程（或积分方程）及相应的定解条件，并预期在某一连续空间和时间内求解这组方程后，微分方程（或积分方程）的解等价于物理解。由于微分方程求解存在数学上的困难，所以采用时间和空间离散的方法，将微分方程组及其定解条件转化为一个超大型的代数方程组，并预期求解这个代数方程组后，代数方程组的解等价于微分方程的解。由于直接求解代数方程组存在计算量上的困难，所以采用迭代的方法求解，并用代数方程迭代解近似代数方程真解。由于代数计算过程中不可避免会引入较多小数位数（无理数、无限循环小数的计算，必然存在四舍五入的舍入误差，所以采用有限位数迭代解近似无限位数迭代解。3)CAE软件的功能口网格生成器口导入CAD绘图软件，包括UG、PRO-E等三维制图软件口生成网格口前处理器口设置材料属性口设置求解域口设置边界条件或载荷条件口设置求解参数口求解器口迭代求解口后处理器口查看求解数据2、Visual-Mesh网格划分实作部分1)利用自动划分面网格(automeshsurface)>sweep面拉伸和体拉伸等Visual-Mesh最基础

Visual-Mesh是Visual-Weld进行焊接仿真分析的重要工具，它兼容UG、PRO-E等三维制图CAD软件。图所示:

□UrO>h<E303I "。出F烂#*n#□UrO>h<E303I "。出F烂#*n#： ;§Hc„inrid«nlrEauid：J-iHlrilE-j:S5U0W3S-Ey]i4Dh-i.4-&CuL&i-='.iw臼McdlLEapl-3E«tRFc-3#27?™J?<♦aa=^KTJO巴-曰gHCl啊白-&E：hTmCTE&(0&10E3.4Mrilx&£1>B3.iMnlxC1B41BSDElmm破n■&S|!-idia.口由于进行操作的电脑配置不高，所划分网格均比较粗大，网格越细致对计算精度越有帮助，但会带来更大的人工工作量和更高的计算机硬件配置。3）学习TOP-MESH、不规则图形如齿轮的MAP映射等比较常用而难度又较高的模型网格划分，具体见下图:在一起，否则会造成非线性迭代计算不收敛，无法对焊接过程进行可靠的仿真分析。3、sysweld应用**非中及任意1）几何+网格集成文件VDB输出（expor）**_MESH_DATA1000.ASC**非中及任意1000:任意4位数字2） collectorC1 Cn施加材料属性3D实体单元3） skin皮肤定义热交换面2D单元4） 施加约束在面上，clamping5） 定义焊接线、参考线、开始节点、开始单元、结束节点先选焊接线上的节点单元再选参考线上节点单元6） 热源的调节，通过调整双椭圆曲线参数进行热源的功率、焊枪角度、焊接速度等设置。具体调节见下图：材料库的后缀名：**.mat使用写字板可以在相应的路径中打开。材料属性可以通过测定（gleeble）、查找文献、外推法（仅适合碳钢等常见钢种）。外推法采用已知值用数学函数推测曲线方程。5、焊接模拟及后处理利用调好的热源加载到实际模型中，进行焊接模拟，并进行温度场、应力场、焊接变形等进行分析。三、 立柱三维模型焊接仿真出差前我们自己画了三维图，原本打算在那仿真并查看结果，但由于在此期间，他们忙于教学，加之人手不够，时间很仓促，实际焊接仿真结果还没出来，经过跟他们协商，他们过两周向我们反馈立柱焊接模拟结果。四、 试用版本在培训期间，南车公司的要求提供试用版。为了进一步了解、应用仿真软件SYSWELD,我们要求厂家向我们提供仿真软件进行试用，经过与厂家协商，他们同意提供，但有效使