SYSWELD誕生于上世紀(jì)70年代，它的開發(fā)源于法國發(fā)達的核工業(yè)領(lǐng)域的需要。在其開發(fā)的最初階段，就明確了SYSWELD焊接仿真的使命是為了提高核工業(yè)中復(fù)雜管道焊接的壽命和安全性，所以一開始SYSWELD就考慮了溫度對相變的影響和金屬相變潛熱對溫度的影響等多物理場的耦合，保證了焊接仿真預(yù)測的精度，并為焊接模擬和優(yōu)化以及提高產(chǎn)品質(zhì)量性能提供了堅實的理論基礎(chǔ)。

由于SYSWELD自身的優(yōu)異性能和40多年來不斷的發(fā)展完善，其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷拓寬，現(xiàn)在SYSWELD已經(jīng)被汽車行業(yè)、航空航天、核電及能源、國防和重型工業(yè)廣泛采用，是全球焊接、熱處理、焊接裝配模擬方面的***。

二．Visual Environment 虛擬環(huán)境簡介

隨著ESI集團的不斷壯大，其旗下的產(chǎn)品涵蓋了從制造仿真，到虛擬性能預(yù)測優(yōu)化的各個工程仿真領(lǐng)域，為了方便客戶在使用產(chǎn)品時有一套操作統(tǒng)一的軟件平臺，ESI集團推出了Visual Environment（虛擬環(huán)境，簡VE）軟件平臺。作為ESI集團的拳頭產(chǎn)品，SYSWELD也作為Visual Weld模塊被整合進這個平臺當(dāng)中。在VE這個統(tǒng)一的大家庭中，焊接行業(yè)的模塊除了虛擬焊接，還包括了熱處理 (Visual Heat Treatment) 以及虛擬裝配（Visual Assembly）模塊，原來廣受歡迎的Weld Planner也作為Visual Assembly的一部分加入了Visual Environment中。

三．焊接仿真解決方案簡介

SYSWELD的焊接解決方案包括兩個不同的模塊 (Visual Weld & Visual Assembly) ，分別對應(yīng)客戶在項目開發(fā)的不同階段和不同規(guī)模的仿真需求。

Visual Weld 特點介紹：

Visual Weld（SYSWELD）使用瞬態(tài)法，即熱彈塑性有限元法可以模擬整個焊接過程中的動態(tài)應(yīng)力和變形, 可得到結(jié)構(gòu)的焊接變形, 可以分析焊接殘余應(yīng)力, 同時還可以充分的地考慮各種工藝參數(shù)的影響。Visual Weld的幾大技術(shù)優(yōu)勢：

1.仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性

Visual Weld的仿真過程包含了多物理場的耦合（*1），正確的材料屬性以及有限元計算準(zhǔn)則（*2），使其能夠?qū)缚p質(zhì)量進行全方位的分析，包括溫度場，金屬材料晶相變化（Phase Transformation），變形，殘余應(yīng)力，塑性應(yīng)變，硬度等進行模擬分析。

在模擬過程中考慮實際焊接過程中的材料，零件狀態(tài)，焊接工藝參數(shù)，環(huán)境溫度，散熱條件，以及裝卡條件，為制訂工藝提供參考依據(jù)。

*1：多物理場耦合，如Fig3所示，包括了電磁場和溫度場的耦合，溫度場和冶金（潛熱&相變）的耦合，溫度場和機械分析（應(yīng)力，變形）的耦合，溫度場和化學(xué)擴散/偏析的耦合。

*2：正確的材料屬性和計算準(zhǔn)則，包括相變引起的塑性變形，恢復(fù)硬化，塑性/粘塑性本構(gòu)關(guān)系，混合各向同性，運動非線性法則，材料的變溫機械性能，鋁材的沉積硬化等準(zhǔn)則。

2.解決方案的完整性

Visual Weld集成在Visual Environment環(huán)境中，有友好的交互式界面，支持?jǐn)?shù)據(jù)切換，同時包含了從材料管理（Material Database），網(wǎng)格模型建立 (Visual Mesh) ，焊接仿真前處理 (Visual Weld/ Visual Assembly) ，求解計算到最終結(jié)果分析 (Visual Viewer) 所需要的全部模塊，使用戶在一個統(tǒng)一的環(huán)境中高效率的進行項目開發(fā)。

3.易用性

在Visual Weld中，包含多種形式的焊縫自動生成，大大減少了網(wǎng)格模型的準(zhǔn)備時間。

使用焊接向?qū)В╓elding Advisor），按照步驟引導(dǎo)焊接仿真的設(shè)置，對于工程師來說是快速易用的焊接模擬仿真工具。

4.高性能計算

Visual Weld的求解器可以使用兩種并行計算方式，包括SMP(共享內(nèi)存并行計算)和DMP（內(nèi)存分布式并行計算）方式。使得計算效率大大提升，減少了計算時間成本。

Visual Assembly 特點介紹：

Visual Assembly (Weld Planner) 使用熱收縮法--考慮整個焊接過程中焊縫溫度對焊接構(gòu)件的影響，通過先提取出熱循環(huán)曲線，然后再按照一定的施加順序和要求將提取出來的熱循環(huán)曲線依次施加到整個焊縫中。

1.計算的快速性

由于它考慮的是焊縫的熱收縮，計算量相對于熱彈塑性法要小一些。該方法適用于一些中型焊接構(gòu)件的焊接變形和應(yīng)力分析，同樣可以適用于對具有幾十道甚至上百道焊縫接頭的焊接分析，在擁有較好計算資源的情況下可以用來計算大焊接構(gòu)件，適合分析整體大模型的焊接變形預(yù)測。可以在更短的時間內(nèi)的到仿真結(jié)果，為工藝部門制定焊接順序等工藝提供更迅速的指導(dǎo)方案。

2.通過計算實現(xiàn)變形控制的多種手段：

a.反變形法

通過完整的焊接裝配過程仿真，從預(yù)定位（prepositioning），夾持夾緊（holding），到焊接裝配（Joining），分析各個環(huán)節(jié)中可能對焊接結(jié)果造成影響的因素。調(diào)整夾具位置，數(shù)量，通過仿真對零件施加預(yù)變性，快速模擬多種預(yù)變形方案，從而控制最終的焊接變形。

b.變形補償法

通過輸入初始名義幾何，在Visual Assembly模塊中進行多次自動迭代計算，使得最終變形后的幾何與初始幾何完全重合，同時輸出基于補償?shù)某跏紟缀?。該功能主要用于產(chǎn)品開發(fā)初期，對鈑金成型的零件進行設(shè)計補償。

3.焊接順序自動優(yōu)化

在產(chǎn)品焊接數(shù)量多，產(chǎn)品幾何形狀復(fù)雜時，調(diào)整焊接順序往往可以對焊接最終變形有很大影響，然而當(dāng)焊縫數(shù)量較多時，焊接的順序組合可能后很多種情況，通過手工調(diào)整計算順序并不便利。通過Visual Assembly中的焊接優(yōu)化模塊，設(shè)置初始邊界條件和優(yōu)化目標(biāo)，進行自動焊接順序的優(yōu)化計算，計算的結(jié)果自動趨近于目標(biāo)值。在達到預(yù)設(shè)的計算迭代次數(shù)后，Visual Assembly可以給出最有計算結(jié)果的順序。通過該方法，可以在有限的時間內(nèi)得到**的焊接順序。

4.與其他仿真過程的鏈?zhǔn)浇换ゲ僮?/p>

通過將前一步仿真結(jié)果的映射導(dǎo)入，以及焊接仿真結(jié)果的輸出，實現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)端到端的鏈仿真，從材料到成品的信息數(shù)據(jù)鏈?zhǔn)絺鬟f?？梢詫⒑附雍脱b配輸出的結(jié)果（應(yīng)力，應(yīng)變，變形等）作為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析的初始條件，從為產(chǎn)品性能的分析優(yōu)化提供更加準(zhǔn)確的依據(jù)。

提供了一個****的完全集成的鏈?zhǔn)浇鉀Q方案，其中Visual Assembly起到了鏈接虛擬制造和性能分析的關(guān)鍵作用：鈑金成型（Stamp）-預(yù)定位-加緊-裝配/焊接（Pre-Positioning-Holding-Joining） &性能分析（ Performance Analysis）

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