SYSWELD焊接仿真入门教程

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(4) 最小网格尺寸
1
(5) 最大网格尺寸
3
输入后点击Save，进行保存，生成三维网格如下图。
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选择选项
3.2 加载材料数据库及函数数据库 Material DB是材料数据库的意思，这里面存储了材料的热物性参数、热力学
数据、相变参数等等。
1 材料数据 库
2 点击加载
3 默认安装 路径下的材 料库文件 welding.mat
3
（2）C2 板高度（根据实际焊接板尺寸）
3
（3）C1 板半宽度（根据实际尺寸）
30
（4）C2 板半宽度（根据实际尺寸）
30
（5）焊缝处面积（四分之三板厚面积）
6.5
（6）C1 板厚度方向网格数（根据板厚选择最少 4 个）
4
（7）C2 板厚度方向网格数（根据板厚选择最少 4 个）
4
（8）最大网格尺寸（不要太过就行）
到目前完成了焊接模拟的前处理过程，即焊接过程的所有要素都被转化成了 可以在求解过程中能够被识别的网络，现在需要将 visual-mesh 建立的模型保存 为 Sysweld 所识别的格式，ASC 文件。命名格式为**_DATA**.ASC，其中 DATA 前面是下横杠，DATA 后面是数字，下横杠前面是自己的名称，所建模型如下图。
3 热源校核 热源校核顾名思义就是创建一种热源模型使满足实际的焊接要求，焊接的求
解模块主要用到的是 Sysweld 中的焊接向导 Welding Advisor 模块，这其实也是 软件的核心，如下图
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热源模型可以认为是作用于焊件上的，在一定时间和位置上的热输入分布特 点的一种数学表达式，实际熔焊过程是给焊件加热，热源模型就是在有限元计算 中输入热量，用数学函数表示出来，热源校核主要步骤如下。
温度场文件 编号 应力场求解 参数文件 完成点击保 存
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即计算每一个点 在 0-2000s 内的温 度变化
应力场文编 编号
温度场求解 参数文件
点击保存不出现错误窗口即为参数设置正确，前处理完成，会生成前处理文件如 下。
其中后缀为 prj 为工程文件，HT.DAT 为温度场参数文件，HT_C.DAT 为温 度场求解命令文件，METALLURGY.DAT 为材料温度场属性文件，MECH.DAT 应力场参数文件， MECH_C.DAT 应力场求解参数文件，MESH_DATA1000.ASC 为网格文件。
2 点击加载
4 点击 OK 加 载完成
3.3 定义热源参数 热源在有限元计算里认为是一个函数，首先对函数的参数给定初始值，然后
根据实际的焊接截面熔池形状进行校核，在软件中，热源函数给定三种模型，二 维高斯（2D Gaussian），双椭球（Double ellipsoid），三维高斯（3D Gaussian）， 另外还可以在 custom 自定义热源模型，一般高能束焊推荐使用三维高斯圆锥模 型，普通弧焊采用双椭球模型，本文采用双椭球热源，模型的几何意义如下图。
4 加载完点 击 OK
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关于材料库文件welding.mat，就在软件安装路径下的 G:\ESI Group\SYSWORLD_en\2010.0\ressources\fichiers_externes
可以用记事本打开该文件，本例选用S355J2G3（低合金高强结构钢）就在里 面，后文包含材料的详细参数信息，其中储存函数计算过程变量值等，另外可以 修改这个文本添加新的材料，进行软件二次开发。
前处理部分为设置各项前处理参数，其中要使用前处理的网格与热源校核后 热源模型函数，打开 sysweld 软件切换到 application/Welding Advisor 里面
输入工作名 及注释
打 开 Welding Wizard 焊接向导
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加载材料库
材料库 点击加载
加载函数库
SYSWELD 焊接仿真入门教程
（所用软件版本为 Sysweld2010，Visual-environment8.5） 1 焊接模拟流程
关于 T 型板的模拟焊接，由`于结构较为简单本文采用的是利用软件 Visual-environment 中的 visual-mesh 模块进行建模及进行网格划分，然后导入 sysweld 中进行进行计算以及进行后处理，具体模拟过程如下图。
划分网格 Visual-mesh
热源校核 SYSWELD 中 Heat Input Fitting
焊接向导 SYSWELD 中 welding wizrad
求解 SYSWELD 中
solver
观察求解结果 SYSWELD
2 网格划分 对于形状简单的零件，可以在 visual-mesh 里面直接建立模型，进行网格划
用于定义焊接过程中的装夹条件
其中对于热源参考线有以下几点说明： 热源参考线的作用其实就是确定热源的作用方向，判断规则如下
焊接线
参考线
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焊接线和参考线都是被离散过的线，它们都是 Node 的集合。每个 Node 有 一一对应的关系，比如上图假设热源移动到了焊接线的第 50 个节点，此时热源 作用方向这样确定：以热源移动方向为 y 轴，以焊接线的第 50 个 Node 指向参 考线的第 50 个 Node 的假想线为 x 轴，然后以右手定则确定 z 轴，此时 z 轴的负 方向就是热源的作用方向。所以说参考线不是可以随意设置的，随意设置的后果 可能是热源在工作表面移动，火苗可能对着空气。
P=A*V*
选择此项计算完 自动生成温度云 图
热源移动速 度
完成点击 OK
熔点 热影响温度 焊接件初始 温度 初始相
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根据以上设置的初始参数，计算的熔池形状如下图
计算完毕后，屏幕上会自动显示截面的温度场结果，如上图，与实际的焊缝 相对比，根据实际情况回去调整 Process 里面的参数（修改方法：点击 Process 下面框中的文字，然后修改对应的空格，修改后点击 Add 下面的 Replace 即可替 换以前的数值），修改后继续点击 OK 计算，观察结果，直到焊缝的熔池及热处 理区与实际情况相符合位置，得到合适的热源参数后，点击 Process 下面的 save 按钮，保存热源到函数库，为以后计算应用，到此热源校核完成。 4 焊接向导
400
、
600..1400 度
显示边界网 格
截面数量 为5
三个点定义 截面平面
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热交换选择
热交换定义 模块
散热形式
点击添加完 成
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选择热源函 数 预估熔池长 度 焊接开始时 间 焊接速度
散热部 初始温度 对流辐射 散热
设置装夹条件
装夹条件 点击添加完 成
Solver parameters 求解参数设置
装夹部位选 择
采用刚性约 束，三个位 移方向均约 束
的网格
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选择材料库 文件
函数库
选择函数文 件
加载完点击 OK
选择之前建 立的网格
完成点击 OK
材料赋值
加载网格
加载完点击 Add 添加完 成
选择实体 网格组
选择材料的 温度场性质
选择材料的 应力场性质
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焊接过程定义
轨迹线组的 定义
加载完点击 添加
3.1 建立热影响区网格 此步骤是建立焊缝周围的网格模型，对于 T 型焊、搭接焊、拼接焊可以直接 在可以直接在系统上选择存在的模板文件。
输入数值
选择选项
选取焊缝参数与实际焊缝厚度方向相一致，窗口中选择选项，在左边输入框
中输入数值，回车即可赋值所给选项，对于本文 T 型悍具体参数设置如下
（1）C1 板高度（根据实际焊接板尺寸）
显示后处理结果如下
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2 选择显示 的结果文
4 点击 OK 观 察结果
下面以温度场为例说明
所有时间节 点计算结 果，分成 36 个时间节点
选择在节点 的温度
点 击 OK 完 成
1 显示 3 后 缀 1000 为温度场，相 变， 2000 为 应力场，应变
点击 All 显 示全部
4 求解 完成以上前处理可以按以下命令进行求解
3 加载工程 文件
2 选择计算 应力场温度 场
1 点击 solve
4 点击 OK 开 始求解
5 后处理 计算期间，结果保存在上述文件中最后自动转化成后处理文件格式，文件格 式分别为 TJOINT_V_POST1000.fdb（温度场结果）和 TJOINT_V_POST2000.fdb（应 力场结果）。
提取 2D 表面网格
2D 菜单 Extract from 3D mesh 用于定义表面和空 气热交换
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生成 1D 焊接线， 参考线
Curve 菜单 Sketch 命令生成 用于描述热源轨迹
开始点，结束点， 开始单元
1D 菜单 on carve 命令生成 用于描述热源轨迹
装夹点
建立节点 Nodes
Node 菜单 by XYZ locate 建立节点坐标
生成面 surface
Surface 菜单 Blend(Spline)生成面
生成 2D mesh
2D 菜单 Auto mesh Surfaces 生成 2D 网格
拉伸 3D mesh
3D 菜单 Sweep(Drag)拉伸生成 3D 网格
分，对于复杂的图形，需要先在 CAD 画图软件中画出零件的 3 维几何图形，然 后导入 visual-mesh 软件进行网格划分。
本文利用 visual-mesh 进行建模以及网格划分，Visual-mesh 的菜单命令中的 Curve，Surface，Volume，Node 是用来创建几何体的命令，接下来的 1D,2D,3D 是用来创建 1 维，2 维，3 维网格的命令，对于一个 T 型板模型网格划分如下。
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选择双椭球模型
单位体积输入热 单位 watt/mm^3 双椭球前半轴长 横向长度 热源中心在由焊 接线参考线确定 的局部坐标系中 的坐标
完成点击添加
3.4 求解 在 Plot 模块和 Solver 模块设置其余参数，初步求解，操作如下
输入热源名 称
双椭球后半轴长
纵向长度 热源旋转角度 输入有效功率
给焊接零件附材料，本例选用S355J2G3（低合金高强度结构钢），方法如下
1 把材料性 质赋值给之 前定义的组
2 选择好点 击 OK
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加载函数库文件，函数库文件是用来存放函数的，热源定义好后就是一个函 数，校核完毕后被保存在加载的函数库文件中，具体操作如下。
1 函数数据
3 选取函数库
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显示云图
选择一个时 间 点 击 OK 显示结果
第 5s 时温度场云图如下
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选择显示
点击 OK 完 成
界面显示
显示截面
截面显示如下图 红色为熔融区或即将熔融区
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图标分为 7
个等级，温
度 从 200 到
1400 度，这
样显示 200、
3
然后点击 create mesh 即可在主窗口生成 2 维网格，如下图
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然后再热源校核界面选择拉伸（Translation），拉伸方向的参数设置如下，点 击 Parmeters 输入参数。
输入数值
(1) 拉伸总长度
90
(2) 在多大区域内划分细密网格
30
(3) 热源中心所在位置距离拉伸的最末端的距离