焊接模擬專業(yè)軟件SYSWELD中文終極教程

1、焊接部分（使用軟件版本visual-mesh6.1，sysweld2010，pam-assembly2009，weld-planner2009）一、 軟件安裝說明軟件包括visual-mesh6.1，sysweld2010，pam-assembly2009，weld-planner2009，其中pam-assembly2009，weld-planner2009統(tǒng)一叫做WeldingDE09，安裝基本相同，點擊setup，所有選項默認(rèn)，點擊next按鈕，直到安裝完成，點擊finish。所有安裝完畢后，重啟計算機(jī)，在桌面上出現(xiàn)ESI GROUP 文件夾，所有軟件的快捷方式都在此文件夾內(nèi)。二、 基本

2、流程中小件焊接過程模擬分析的步驟是CAD->網(wǎng)格劃分(Visual-mesh)->熱源校核(sysweld軟件中的Heat Input Fitting)->焊接向?qū)?sysweld軟件中的welding wizrad)->求解(sysweld slover)->后處理觀察結(jié)果(sysweld)網(wǎng)格網(wǎng)格劃分是有限元必需的步驟。Sysweld的網(wǎng)格劃分工具采用visual-mesh。版本使用的是6.1Visual mesh界面見下圖對于形狀簡單的零件，可以在visual-mesh里面直接建立模型，進(jìn)行網(wǎng)格劃分，對于復(fù)雜的圖形，需要先在CAD畫圖軟件中畫出零件的3維幾何

3、圖形，然后導(dǎo)入visual-mesh軟件進(jìn)行網(wǎng)格劃分。Visual-mesh的菜單命令中的Curve，Surface，Volume，Node是用來創(chuàng)建幾何體的命令，接下來的1D,2D,3D是用來創(chuàng)建1維，2維，3維網(wǎng)格的命令。對于一個簡單的焊接零件，網(wǎng)格創(chuàng)建的步驟為：l 建立節(jié)點nodesl 生成面surfacel 網(wǎng)格生成a) 生成2D mesh 用于生成3D網(wǎng)格b) 拉伸3D mesh 用于定義材料賦值及焊接計算c) 提取2D mesh表面網(wǎng)格 用于定義表面和空氣熱交換d) 生成1D 焊接線，參考線 用于描述熱源軌跡l 添加網(wǎng)格組a) 開始點，結(jié)束點，開始單元 用于描述熱源軌跡b) 裝夾點

4、 用于定義焊接過程中的裝夾條件下面以T型焊縫網(wǎng)格劃分為例，說明visual-mesh的具體用法，常用快捷鍵說明：按住A移動鼠標(biāo)或者按住鼠標(biāo)中鍵，旋轉(zhuǎn)目標(biāo)；按住S移動鼠標(biāo)，平移目標(biāo)；按住D移動鼠標(biāo)，即為縮放；按F鍵(Fit)，全屏顯示；選中目標(biāo)，按H鍵(Hide)，隱藏目標(biāo)；選中目標(biāo)，按L鍵(Locate)，隱藏其他只顯示所選并全屏顯示；Shift+A，選中顯示的全部內(nèi)容；鼠標(biāo)可以框選或者點選目標(biāo)，按住Shift鍵為反選；在任務(wù)進(jìn)行中，鼠標(biāo)中鍵一般為下一步或者確認(rèn)。1. 建立節(jié)點nodes使用Node菜單下的By XYZ，Locate命令，彈出窗口，在xyz后面輸入坐標(biāo)，點擊兩次Apply后，生

5、成節(jié)點，不要重復(fù)再重復(fù)點擊。節(jié)點生成后會在信息窗口內(nèi)顯示信息。按上述方法生成節(jié)點(0,0,0)，(47,0,0)，(50,0,0)，(53,0,0)，(100,0,0)，(0,0,3)，(47,0,3)，(50,0,3)，(53,0,3)，(100,0,3)，(50,0,6)，(47,0,6)，(50,0,50)，(47,0,50)點擊工具欄上XZ方向顯示，點擊或者按F鍵全屏觀察，如右圖所示(共14個節(jié)點)2. 生成面surface使用Surface菜單里面的Blend(Spline)命令生成面，默認(rèn)選項，鼠標(biāo)按順序單擊節(jié)點，單擊兩個節(jié)點后，在主窗口內(nèi)單擊鼠標(biāo)中鍵確認(rèn)，這時會顯示如右圖所示，繼

6、續(xù)點擊下面兩個點，單擊鼠標(biāo)中鍵確認(rèn)，出現(xiàn)如下圖所示。再單擊鼠標(biāo)中鍵，生成面。通過工具欄上的工具按鈕改變顯示方式，我們可以看到生成的幾何面用同樣的方法依次把所有的面生成，最后如圖接下來使用Curve里面的Circle/Arc命令生成焊縫處輪廓曲線，在彈出窗口中，選擇Arc，生成方式選擇Center-Axis，會自動彈出Axis Definition窗口。選擇Global Aixs(整體坐標(biāo)系)，Y Axis(Y軸)，旋轉(zhuǎn)中心輸入50 0 3，點擊OK。返回Circle/Arc窗口，半徑輸入3，角度-90度，這時界面上會出現(xiàn)如下圖的弧的預(yù)覽，點擊Apply按鈕，彈出窗口中點擊OK，點擊Close，

7、關(guān)閉掉所有小窗口。使用Surface菜單里面的Blend(Spline)命令生成扇形面，在彈出窗口下，不改變選項，鼠標(biāo)左鍵點擊下圖中的三個點，然后單擊鼠標(biāo)中鍵然后把Blend窗口中的Linear Points 改變?yōu)镃urves，下圖所示，單擊剛生成的曲線，然后單擊鼠標(biāo)中鍵生成扇形面。關(guān)閉Blend窗口。3. 網(wǎng)格生成a) 生成2D mesh使用2D菜單下的Automesh Surfaces生成2維網(wǎng)格。在彈出Automesh Surfaces窗口后，鼠標(biāo)左鍵框選剛生成的所有的面，單擊鼠標(biāo)中鍵，在elements size里面輸入0.8（即網(wǎng)格節(jié)點的長度為0.8mm），回車，看到顯示窗口中如下

8、圖，然后鼠標(biāo)按住圖片上數(shù)字部分上下拖動可以改變各邊上的節(jié)點數(shù)目，主要改變幾個邊上的，在2D mesh窗口中選擇Method選項卡，在里面Method上選擇Map方式生成網(wǎng)格，單擊鼠標(biāo)中鍵生成網(wǎng)格預(yù)覽如圖，在ID選項卡下part ID內(nèi)容輸入一個還沒占用的ID號，例如3，單擊鼠標(biāo)中鍵生成2維網(wǎng)格。關(guān)閉2D mesh 窗口。Check一下2D網(wǎng)格b) 拉伸3D mesh 使用3D菜單里面的Sweep（Drag）選項生成3維網(wǎng)格在彈出窗口中選擇vector選項，然后選擇拉伸軸為Y軸，拉伸長度100mm，左鍵框選主窗口中的所有網(wǎng)格，單擊鼠標(biāo)中鍵，彈出如下窗口，在No. of Layers：輸入50（表

9、示在拉伸方向生成50個網(wǎng)格）單擊兩次鼠標(biāo)中鍵。生成3D網(wǎng)格如下，關(guān)閉掉所有小窗口。通過工具欄上的改變顯示方式查看。檢查冗余節(jié)點，使用Checks菜單里面的Coincident Nodes命令檢查節(jié)點。在彈出窗口中選擇點擊check選項，圖中顯示如下，有十字星號的位置為節(jié)點重復(fù)，單擊Fuse All選項，單擊Apply，即可以把重復(fù)的節(jié)點刪除掉。c) 提取2D mesh表面網(wǎng)格使用2D菜單里面Extract from 3D Mesh選項，生成表面2維網(wǎng)格。框選圖中的所有網(wǎng)格，單擊鼠標(biāo)中鍵，圖中顏色變?yōu)榉凵珵轭A(yù)覽，再單擊鼠標(biāo)中鍵。生成2維網(wǎng)格，放在Part 5里面。d) 生成1D 焊接線，參考線使

10、用Curve->Sketch命令生成曲線，單擊圖中大致焊縫中心處節(jié)點， 然后單擊另一端對應(yīng)位置的節(jié)點，單擊鼠標(biāo)中鍵生成曲線。然后再生成另外一條曲線位置如下圖，單擊鼠標(biāo)中鍵生成曲線。在左邊的瀏覽窗口中點擊前面實心圓點，最后只保留PART6，其他都隱藏掉，如下圖所示。使用1D菜單中的on curve命令生成1維網(wǎng)格，在彈出窗口中Number of Elements 后輸入50，即在長度方向上生成50個1維網(wǎng)格，和三維的網(wǎng)格長度相一致，單擊靠近焊縫中心的線，單擊鼠標(biāo)中鍵，生成1維網(wǎng)格自動存放在PART7里面按上面操作生成另外一條，放在PART8里面先把所有part都顯示出來，然后檢查冗余節(jié)點，

11、使用Checks菜單里面的Coincident Nodes命令檢查節(jié)點。在彈出窗口中選擇點擊check選項，有十字星號的位置為節(jié)點重復(fù)，單擊Fuse All選項，單擊Apply，即可以把重復(fù)的節(jié)點刪除掉。重命名各part，在任意一part上右鍵，選擇part manager選項， 實體組改名為T-PLATE（可以任意命名，以自己認(rèn)識為好）表面網(wǎng)格命名為SKIN，焊接線命名為WL，參考線命名為RL，關(guān)閉Part Manager窗口。4. 添加網(wǎng)格組 a) 開始點，結(jié)束點，開始單元 在瀏覽窗口中，隱藏掉其他part，保留WL和RL這兩個組。在選擇過濾框中選擇Element，選擇順序為先選擇WL上的

12、第一個單元，然后選擇參考上的第一個單元，右鍵tools里面選擇Add to New Collector。 Collector改名，右鍵單擊，選擇Edit，改名為SE同樣的方法，在選擇過濾框中選擇Nodes，然后先選擇WL上的第一個節(jié)點，再選擇RL上的第一個節(jié)點，添加到collector里面改名為SN（任意命名，開始點）;然后先選擇WL上的最后一個節(jié)點，再選擇RL上的最后一個節(jié)點，添加到collector里面改名為EN（任意命名，結(jié)束點）。b) 裝夾點 在選擇過濾框中選擇Nodes，選擇要裝夾的節(jié)點，按實際情況選擇，本例中選擇位置下圖所示，黃色部分的節(jié)點即是選中節(jié)點，添加到collector里面

13、改名為CCN（任意命名，裝夾點）。5. 保存網(wǎng)格保存結(jié)果File->save->*.Vdb導(dǎo)出結(jié)果File->export->*DATA*.ASC（前面一個*號為字母或數(shù)字，后面一個星號為1-9999之間的整數(shù)）例如 TDATA1.ASC四、熱源校核焊接熱源模型,可以認(rèn)為是對作用于焊件上的、在一定時間和位置上的熱輸入分布特點的一種數(shù)學(xué)表達(dá)。實際融焊過程是給焊件加熱，熱源模型就是在有限元計算中的輸入熱量，用數(shù)學(xué)函數(shù)表示出來。熱源模型的建立在SYSWELD里面使用熱源校核工具界面，界面打開方法如下圖所示，熱源校核的實際操作步驟如下：1. 建立網(wǎng)格此步驟的目的是建立焊縫周圍的

14、網(wǎng)格模型，對于T型焊縫，搭接焊，拼焊可以直接在系統(tǒng)上選擇存在的模板文件。本次采用T型焊縫為例，操作方法見下圖，之后點擊OK載入，parameters設(shè)置生成2D網(wǎng)格模型的參數(shù)，選取焊縫參數(shù)與實際焊縫厚度方向相一致。窗口中選擇選項，在左邊輸入框中輸入數(shù)值，回車即可賦值給所選選項：參數(shù)設(shè)置分別為（單位mm）(1) C1板高度 3(2) C2板高度 3(3) C1板半寬度 30(4) C1板半寬度 30(5) 焊縫處面積 6.5(6) C1板厚度方向網(wǎng)格數(shù) 4(7) C2板厚度方向網(wǎng)格數(shù) 4(8) 最大的網(wǎng)格尺寸 3完成后，點擊save，保存參數(shù)。點擊create mesh，即可生成在主窗口中生成2

15、維網(wǎng)格。如下圖然后在熱源校核界面上選擇拉伸(Translation)或者旋轉(zhuǎn)(Rotation)，點擊Parameters按鈕輸入?yún)?shù)，本例中選擇拉伸，參數(shù)如下(1) 拉伸總長度 90(2) 在多大區(qū)域內(nèi)劃分細(xì)密網(wǎng)格 30(3) 熱源中心所在位置距離拉伸的最末端的距離 15(4) 最小網(wǎng)格尺寸 1(5) 最大網(wǎng)格尺寸 3輸入后點擊Save，進(jìn)行保存。返回到熱源校核界面。點擊Create mesh，在主界面上生成3維網(wǎng)格如右圖2. 加載材料數(shù)據(jù)庫和函數(shù)數(shù)據(jù)庫a加載材料數(shù)據(jù)庫步驟如右圖所示（注意在sysweld的軟件界面上關(guān)閉窗口時，應(yīng)選擇下面的Quit或者Close按鈕來關(guān)閉窗口）打開后，默認(rèn)路

16、徑就是軟件的安裝目錄，材料庫文件選擇welding.mat文件，點擊OK，加載完成。給焊接零件賦材料，本例材料均選擇S355J2G3，方法如下b加載函數(shù)庫文件步驟如右圖所示函數(shù)數(shù)據(jù)庫是用來存放函數(shù)的，熱源我們定義好后也是一個函數(shù)，校核完畢后將被存放在我們加載的函數(shù)庫文件中。3. 定義熱源參數(shù)熱源在有限元計算里面認(rèn)為是一個函數(shù)，首先給定初始值對函數(shù)的參數(shù)給定初始值，然后根據(jù)實際焊接的截面熔池形狀校核。在軟件中，熱源函數(shù)給出了三種模型，2維高斯(2D Gaussian)，雙橢球(Double ellipsoid)，3維高斯圓錐(3D conical gassian)，另外大家還可以使用custom

17、自定義熱源模型。一般高能束焊推薦采用3維高斯圓錐模型，普通弧焊采用雙橢球模型。本例采用雙橢球熱源模型。模型的幾何參數(shù)意義可以見下圖首先輸入熱源函數(shù)名(本例中名字SOURCE_TTS)模型參數(shù)設(shè)置如下Qf 與Qr (表示單位體積上的輸入能量，單位是watt/mm3,初始輸入的是比例關(guān)系)建議 1.2 1af 雙橢球前半軸長度 3ar 雙橢球后半軸長度 4.5b 橫向長度(建議:融寬的一半) 1.8c 縱向半徑(熔深深度) 2x0，y0，z0 表示熱源中心在由焊接線和參考線確定的局部坐標(biāo)系(以焊接線開始點為坐標(biāo)原點，焊接線指向參考線方向為x0，沿著焊接線方向為y0，右手定則確定z0軸)中的坐標(biāo)。本

18、例 0,0,0ay 熱源進(jìn)入方向是沿著z0軸的反方向，ay是熱源進(jìn)入方向沿著y0軸旋轉(zhuǎn)的角度，順時針為正。本例 0Power(Total*Efficiency)輸入的有效功率，單位是瓦特。(電流乘以電壓乘以效率) 1800輸入后點擊Add按鈕。初始值設(shè)置完成。4. 求解設(shè)置其余參數(shù)，初步求解。Plot子菜單里面，選擇Macrography(在計算完畢后自動顯示截面溫度云圖)Molten temperature(熔點) 1500HAZ temperature(熱影響溫度) 800溫度單位均為攝氏度。Solve子菜單里面，選擇solve，Curvilinear velocity： 5(熱源移動速度

19、，單位mm/s)Intial temperature： 20(焊接件初始溫度，單位攝氏度)Phase proportions(初始相)按默認(rèn)。其余選項默認(rèn)點擊OK鍵，進(jìn)行初算。5. 檢查結(jié)果計算完畢后，屏幕上會自動顯示截面的溫度場結(jié)果，如下圖所示，與實際的焊縫相對照，根據(jù)實際情況回去調(diào)整Process里面的參數(shù)(修改方法：點擊Process下面框中的文字，然后修改對應(yīng)的空格，修改后，點擊Add下面的Replace即可替換掉以前的值)，修改后繼續(xù)點擊OK計算，觀察結(jié)果，只到焊縫的熔池及熱處理區(qū)與實際情況向符合為止。6. 保存熱源到函數(shù)庫得到合適熱源參數(shù)后，保存到函數(shù)庫中，用于后面求解時使用。關(guān)閉

20、窗口后，會有提示窗口提示數(shù)據(jù)庫文件被修改，是否保存，點擊Yes，保存。熱源校核的過程全部完成。 前處理部分為設(shè)置各項前處理參數(shù)，其中要使用前面的網(wǎng)格與熱源校核后保存的熱源函數(shù)，打開SYSWELD軟件，切換到application->Welding Advisor里面選擇welding wizard打開焊接向?qū)eference里面輸入工程名，title里面為注釋，可以不加加載材料庫加載函數(shù)庫文件加載網(wǎng)格，加載之前生成的網(wǎng)格計算類型選擇材料賦值選擇實體的網(wǎng)格組選擇材料的溫度場性質(zhì)選擇材料的應(yīng)力場性質(zhì)點擊Add添加到下面的圖框中焊接過程定義首先是軌跡線的組的定義然后選擇熱源函數(shù)預(yù)估熔融區(qū)長度，焊接開始時間，焊接速度，然后Add添加到下框中。Contact適用于計算接觸條件的，是可選項