焊接仿真技術(shù)

關(guān)于SYSWELD的相關(guān)培訓報告匯報人：張建鋒譚明明通過為期5天的SYSWELD軟件學習操作，對SYSWELD軟件的相關(guān)功能作用、操作過程、使用用戶情況等有了粗略了解?，F(xiàn)將情況匯報如下：一、對SYSWELD 軟件的了解SYSWELD是ESI集團開發(fā)的一款專門用于進行焊接和熱處理模擬分析的軟件。它能真實模擬產(chǎn)品在測試中的性能，精細協(xié)調(diào)制造過程與預期的產(chǎn)品性能間的關(guān)系，并評估環(huán)境對產(chǎn)品使用的影響，它的焊接模擬分析包包括有網(wǎng)格劃分，焊接向?qū)?，解算器及一些必要的模塊；集前后處理、解算功能于一體。ESI集團是在法國巴黎上市的世界最大最著名的CAE軟件公司之一。ESI集團成功的關(guān)鍵在于使用真實材料物理特性，能夠進行更真實的模擬，來代替耗時的物理樣機嘗試和糾錯過程。SYSWELD軟件優(yōu)勢如下：1、 SYSWELD在焊接方面專注于：手工、氣保焊，MIG,TIG,激光，電子束焊接等模擬非標準點焊和摩擦焊焊接模擬大型結(jié)構(gòu)件的焊接裝配（組裝拼焊）2、 SYSWELD在熱處理方面專注于：淬火，回火，退火，調(diào)質(zhì)，表面硬化…滲碳，滲氮，熱化學熱處理回火…3、 SYSWELD能夠引導工程師實現(xiàn)：評估工件殘余變形------優(yōu)化焊接順序和位置將殘余應力降至最小及分布情況——控制過程使應力梯度和表面拉應力最小研究幾何、材料和過程參數(shù)的敏感性-----在產(chǎn)品開發(fā)中減少開發(fā)成本優(yōu)化焊接和熱處理工藝過程------控制焊接制造參數(shù)諸如速度、能量（主要是電流電壓）輸入和很多其他參數(shù)。由于它能很好地反應實際情況，目前SYSWELD在國內(nèi)許多工廠和大學都在應用，如寶鋼、內(nèi)蒙一機、內(nèi)蒙二機、成飛、沈飛、西安航空發(fā)動機集團有限公司、中信重工、中國核動力研究院、合肥等離子物理研究所、南車長江公司、四方車輛廠、南車戚墅堰車輛研究所、南車戚墅堰車輛廠、北車唐山車輛廠、725所、167廠、7102廠、西南交通大學、北京航空航天大學、哈爾濱工業(yè)大學、天津大學、山東大學、大連交通大學、中科院沈陽金屬研究所等。二、焊接仿真模擬軟件學習內(nèi)容：根據(jù)我部相關(guān)項目的要求，我們參加了ESI成都分部的焊接仿真軟件培訓，該培訓為期一周，主要培訓內(nèi)容如下：1、理論培訓1） CAE的中文意思是“計算機輔助工程”（CAE，ComputerAidedEngineering）o在影響計算機輔助工程技術(shù)發(fā)展的諸多因素中，人才、計算機硬件和分析軟件是三個最主要的方面現(xiàn)代計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，已經(jīng)為CAE技術(shù)奠定了良好的硬件基礎(chǔ)。多年來，重視CAE技術(shù)人才的培養(yǎng)和分析軟件的開發(fā)和推廣應用，發(fā)達國家不僅在科技界而且在工程界已經(jīng)具有一支較強的掌握CAE技術(shù)的人才隊伍，同時在分析軟件的開發(fā)和應用方面也達到了較高水平。2） CAE的本質(zhì)□CAE的本質(zhì)幾何結(jié)構(gòu)「物理板象 外部環(huán)境45*?物理解代用程| —律’|數(shù)宿解通過一系列的假設(shè)和近似，獲得一組微分方程（或積分方程）及相應的定解條件，并預期在某一連續(xù)空間和時間內(nèi)求解這組方程后，微分方程（或積分方程）的解等價于物理解。由于微分方程求解存在數(shù)學上的困難，所以采用時間和空間離散的方法，將微分方程組及其定解條件轉(zhuǎn)化為一個超大型的代數(shù)方程組，并預期求解這個代數(shù)方程組后，代數(shù)方程組的解等價于微分方程的解。由于直接求解代數(shù)方程組存在計算量上的困難，所以采用迭代的方法求解，并用代數(shù)方程迭代解近似代數(shù)方程真解。由于代數(shù)計算過程中不可避免會引入較多小數(shù)位數(shù)（無理數(shù)、無限循環(huán)小數(shù)的計算，必然存在四舍五入的舍入誤差，所以采用有限位數(shù)迭代解近似無限位數(shù)迭代解。3)CAE軟件的功能口網(wǎng)格生成器口導入CAD繪圖軟件，包括UG、PRO-E等三維制圖軟件口生成網(wǎng)格口前處理器口設(shè)置材料屬性口設(shè)置求解域口設(shè)置邊界條件或載荷條件口設(shè)置求解參數(shù)口求解器口迭代求解口后處理器口查看求解數(shù)據(jù)2、Visual-Mesh網(wǎng)格劃分實作部分1)利用自動劃分面網(wǎng)格(automeshsurface)>sweep面拉伸和體拉伸等Visual-Mesh最基礎(chǔ)

Visual-Mesh是Visual-Weld進行焊接仿真分析的重要工具，它兼容UG、PRO-E等三維制圖CAD軟件。圖所示:

□UrO>h<E303I "。出F爛#*n#□UrO>h<E303I "。出F爛#*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.口由于進行操作的電腦配置不高，所劃分網(wǎng)格均比較粗大，網(wǎng)格越細致對計算精度越有幫助，但會帶來更大的人工工作量和更高的計算機硬件配置。3）學習TOP-MESH、不規(guī)則圖形如齒輪的MAP映射等比較常用而難度又較高的模型網(wǎng)格劃分，具體見下圖:在一起，否則會造成非線性迭代計算不收斂，無法對焊接過程進行可靠的仿真分析。3、sysweld應用**非中及任意1）幾何+網(wǎng)格集成文件VDB輸出（expor）**_MESH_DATA1000.ASC**非中及任意1000:任意4位數(shù)字2） collectorC1 Cn施加材料屬性3D實體單元3） skin皮膚定義熱交換面2D單元4） 施加約束在面上，clamping5） 定義焊接線、參考線、開始節(jié)點、開始單元、結(jié)束節(jié)點先選焊接線上的節(jié)點單元再選參考線上節(jié)點單元6） 熱源的調(diào)節(jié)，通過調(diào)整雙橢圓曲線參數(shù)進行熱源的功率、焊槍角度、焊接速度等設(shè)置。具體調(diào)節(jié)見下圖：材料庫的后綴名：**.mat使用寫字板可以在相應的路徑中打開。材料屬性可以通過測定（gleeble）、查找文獻、外推法（僅適合碳鋼等常見鋼種）。外推法采用已知值用數(shù)學函數(shù)推測曲線方程。5、焊接模擬及后處理利用調(diào)好的熱源加載到實際模型中，進行焊接模擬，并進行溫度場、應力場、焊接變形等進行分析。三、 立柱三維模型焊接仿真出差前我們自己畫了三維圖，原本打算在那仿真并查看結(jié)果，但由于在此期間，他們忙于教學，加之人手不夠，時間很倉促，實際焊接仿真結(jié)果還沒出來，經(jīng)過跟他們協(xié)商，他們過兩周向我們反饋立柱焊接模擬結(jié)果。四、 試用版本在培訓期間，南車公司的要求提供試用版。為了進一步了解、應用仿真軟件SYSWELD,我們要求廠家向我們提供仿真軟件進行試用，經(jīng)過與廠家協(xié)商，他們同意提供，但有效使