焊接模擬專業(yè)軟件SYSWELD中文終極教程

本文格式為Word版，下載可任意編輯——焊接模擬專業(yè)軟件SYSWELD中文終極教程焊接部分

（使用軟件版本visual-mesh6.1，sysweld2023，pam-assembly2023，weld-planner2023）

一、軟件安裝說明

軟件包括visual-mesh6.1，sysweld2023，pam-assembly2023，weld-planner2023，其中pam-assembly2023，weld-planner2023統(tǒng)一叫做WeldingDE09，安裝基本一致，點(diǎn)擊setup，所有選項(xiàng)默認(rèn)，點(diǎn)擊next按鈕，直到安裝完成，點(diǎn)擊finish。所有安裝完畢后，重啟計(jì)算機(jī)，在桌面上出現(xiàn)ESIGROUP文件夾，所有軟件的快捷方式都在此文件夾內(nèi)。二、基本流程

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HeatInputFitting)->焊接向?qū)?sysweld軟件中的weldingwizrad)->求解(sysweldslover)->后處理觀測結(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，對于繁雜的圖形，需要先在CAD畫圖軟件中畫出零件的3維幾何圖形，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)立幾何體的命令，接下來的1D,2D,3D是用來創(chuàng)立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)立的步驟為：?建立節(jié)點(diǎn)nodes?生成面surface?網(wǎng)格生成

a)生成2Dmesh用于生成3D網(wǎng)格

b)拉伸3Dmesh用于定義材料賦值及焊接計(jì)算c)提取2Dmesh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?添加網(wǎng)格組

a)開始點(diǎn)，終止點(diǎn)，開始單元用于描述熱源軌跡

b)裝夾點(diǎn)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)，隱蔽目標(biāo)；選中目標(biāo)，按L鍵(Locate)，隱蔽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(diǎn)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(diǎn)nodes

使用Node菜單下的ByXYZ，Locate…命令，

彈出窗口，在xyz后面輸入坐標(biāo)，點(diǎn)擊兩次Apply后，生成節(jié)點(diǎn)，不要重復(fù)再重復(fù)點(diǎn)擊。節(jié)點(diǎn)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(diǎn)

(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(diǎn)擊工具欄上點(diǎn)擊

XZ方向顯示，

或者按F鍵全屏觀測，

如右圖所示(共14個節(jié)點(diǎn))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(xiàng)，鼠標(biāo)按順序單擊節(jié)點(diǎn)，單擊兩個節(jié)點(diǎn)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，繼續(xù)點(diǎn)擊下面兩個點(diǎn)，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，最終如圖

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AxisDefinition窗口。

選擇GlobalAixs(整體坐標(biāo)系)，

YAxis(Y軸)，旋轉(zhuǎn)中心輸入5003，點(diǎn)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(diǎn)擊Apply按鈕，彈出窗口中點(diǎn)擊OK，點(diǎn)擊Close，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(xiàng)，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊下圖中的三個點(diǎn)，然后單擊鼠標(biāo)中鍵

然后把Blend窗口中的LinearPoints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2Dmesh

使用2D菜單下的AutomeshSurfaces生成2維網(wǎng)格。

在彈出AutomeshSurfaces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elementssize里面輸入0.8（即網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的長度為0.8mm），回車，看到顯示窗口中如下圖，

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(diǎn)數(shù)目，主要改變幾個邊上的，

在2Dmesh窗口中選擇Method選項(xiàng)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(xiàng)卡下partID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2Dmesh窗口。

Check一下2D網(wǎng)格

b)拉伸3Dmesh

使用3D菜單里面的Sweep（Drag）選項(xiàng)生成3維網(wǎng)格

在彈出窗口中選擇vector選項(xiàng)，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.ofLayers：輸入50（表示在拉伸方向生成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(diǎn)，使用Checks菜單里面的CoincidentNodes命令檢查節(jié)點(diǎn)。

在彈出窗口中選擇點(diǎn)擊check選項(xiàng)，圖中顯示如下，有十字星號的位置為節(jié)點(diǎn)重復(fù)，

單擊FuseAll選項(xiàng)，單擊Apply，即可以把重復(fù)的節(jié)點(diǎn)刪除掉。

c)提取2Dmesh表面網(wǎng)格

使用2D菜單里面Extractfrom3DMesh選項(xiàng)，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Part5里面。

d)生成1D焊接線，參考線

使用Curve->Sketch命令生成曲線，單擊圖中大致焊縫中心處節(jié)點(diǎn)，

然后單擊另一端對應(yīng)位置的節(jié)點(diǎn)，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(diǎn)擊前面實(shí)心圓點(diǎn)，最終只保存PART6，其他都隱蔽掉，如下圖所示。

使用1D菜單中的oncurve命令生成1維網(wǎng)格，在彈出窗口中NumberofElements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(diǎn)，使用Checks菜單里面的CoincidentNodes命令檢查節(jié)點(diǎn)。在彈出窗口中選擇點(diǎn)擊check選項(xiàng)，有十字星號的位置為節(jié)點(diǎn)重復(fù)，單擊FuseAll選項(xiàng)，單擊Apply，即可以把重復(fù)的節(jié)點(diǎn)刪除掉。

重命名各part，在任意一part上右鍵，選擇partmanager選項(xiàng)，

實(shí)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PartManager窗口。4.添加網(wǎng)格組

a)開始點(diǎn)，終止點(diǎn)，開始單元

在瀏覽窗口中，隱蔽掉其他part，保存WL和RL這兩個組。

在選擇過濾框中選擇Element，選擇順序?yàn)橄冗x擇WL上的第一個單元，然后選擇參考上的第一個單元，右鍵tools里面選擇AddtoNewCollector。

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(diǎn)，再選擇RL上的第一個節(jié)點(diǎn)，添加到collector里面改名為SN（任意命名，開始點(diǎn)）;然后先選擇WL上的最終一個節(jié)點(diǎn)，再選擇RL上的最終一個節(jié)點(diǎn)，添加到collector里面改名為EN（任意命名，終止點(diǎn)）。

b)裝夾點(diǎn)

在選擇過濾框中選擇Nodes，選擇要裝夾的節(jié)點(diǎn)，按實(shí)際狀況選擇，本例中選擇位置下圖所示，黃色部分的節(jié)點(diǎn)即是選中節(jié)點(diǎn)，添加到collector里面改名為CCN（任意命名，裝夾點(diǎn)）。

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(diǎn)的一種數(shù)學(xué)表達(dá)。實(shí)際融焊過程是給焊件加熱，熱源模型就是在有限元計(jì)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，界面開啟方法如下圖所示，

熱源校核的實(shí)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邊的網(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(diǎn)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(shí)際焊縫厚度方向相一致。窗口中選擇選項(xiàng)，在左邊輸入框中輸入數(shù)值，回車即可賦值給所選選項(xiàng)：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(diǎn)擊save，保存參數(shù)。

點(diǎn)擊createmesh，即可生成在主窗口中生成2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(diǎn)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(diǎn)擊Save，進(jìn)行保存。返回到熱源校核界面。

點(diǎn)擊Createmesh，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）

開啟后，默認(rèn)路徑就是軟件的安裝目錄，材料庫文件選擇welding.mat文件，點(diǎn)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(jì)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(shí)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(2DGaussian)，雙橢球(Doubleellipsoid)，3維高斯圓錐(3Dconicalgassian)，另外大家還可以使用custom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/mm^3,初始輸入的是比例關(guān)系)

建議1.21af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)2

x0，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(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，焊接線指向參考線方向?yàn)閤0，沿著焊接線方向?yàn)閥0，右手定則確定z0軸)中的坐標(biāo)。本例0,0,0

ay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0

Power(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(diǎn)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(jì)算完畢后自動顯示截面溫度云圖)

Moltentemperature(熔點(diǎn))1500HAZtemperature(熱影響溫度)800溫度單位均為攝氏度。

Solve子菜單里面，選擇solve，

Curvilinearvelocity：5(熱源移動速度，單位mm/s)Intialtemperature：20

(焊接件初始溫度，單位攝氏度)

Phaseproportions(初始相)按默認(rèn)。

其余選項(xiàng)默認(rèn)

點(diǎn)擊OK鍵，進(jìn)行初算。

5.檢查結(jié)果

計(jì)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(shí)際的焊縫相對照，根據(jù)實(shí)際狀況回去調(diào)整Process里面的參數(shù)(修改方法：點(diǎn)擊Process下面框中的文字，然后修改對應(yīng)的空格，修改后，點(diǎn)擊Add下面的Replace即可替換掉以前的值)，修改后繼續(xù)點(diǎn)擊OK計(jì)算，觀測結(jié)果，只到焊縫的熔池及熱處理區(qū)與實(shí)際狀況向符合為止。

6.保存熱源到函數(shù)庫

得到適合熱源參數(shù)后，保存到函數(shù)庫中，用于后面求解時使用。

關(guān)閉窗口后，會有提醒窗口

提醒數(shù)據(jù)庫文件被修改，是否保存，點(diǎn)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(xiàng)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)，開啟SYSWELD軟件，切換到application->WeldingAdvisor里面

選擇weldingwizard開啟焊接向?qū)?/p>

Reference里面輸入工程名，title里面為解釋，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(jì)算類型選擇

材料賦值

選擇實(shí)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(diǎn)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(jì)算接觸條件的，是可選項(xiàng)。

Heatexchange用于熱交換，下面是定義在空氣中的散熱條件。

Add添加到下框中。

Clampingconditions設(shè)置裝夾條件在最終一個組里面添加CCN，

后面條件上輸入UXUYUZ，中間用空格隔開，表示采用剛性