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一．SYSWELD软件背景介绍

SYSWELD诞生于上世纪70年代，它的开发源于法国发达的核工业领域的需要。在其开发的最初阶段，就明确了SYSWELD焊接仿真的使命是为了提高核工业中复杂管道焊接的寿命和安全性，所以一开始SYSWELD就考虑了温度对相变的影响和金属相变潜热对温度的影响等多物理场的耦合，保证了焊接仿真预测的精度，并为焊接模拟和优化以及提高产品质量性能提供了坚实的理论基础。

由于SYSWELD自身的优异性能和40多年来不断的发展完善，其应用领域也在不断拓宽，现在SYSWELD已经被汽车行业、航空航天、核电及能源、国防和重型工业广泛采用，是全球焊接、热处理、焊接装配模拟方面的专家。

二．Visual Environment 虚拟环境简介

随着ESI集团的不断壮大，其旗下的产品涵盖了从制造仿真，到虚拟性能预测优化的各个工程仿真领域，为了方便客户在使用产品时有一套操作统一的软件平台，ESI集团推出了Visual Environment（虚拟环境，简VE）软件平台。作为ESI集团的拳头产品，SYSWELD也作为Visual Weld模块被整合进这个平台当中。在VE这个统一的大家庭中，焊接行业的模块除了虚拟焊接，还包括了热处理 (Visual Heat Treatment) 以及虚拟装配（Visual Assembly）模块，原来广受欢迎的Weld Planner也作为Visual Assembly的一部分加入了Visual Environment中。

三．焊接仿真解决方案简介

SYSWELD的焊接解决方案包括两个不同的模块 (Visual Weld & Visual Assembly) ，分别对应客户在项目开发的不同阶段和不同规模的仿真需求。

Visual Weld 特点介绍：

Visual Weld（SYSWELD）使用瞬态法，即热弹塑性有限元法可以模拟整个焊接过程中的动态应力和变形, 可得到结构的焊接变形, 可以分析焊接残余应力, 同时还可以充分的地考虑各种工艺参数的影响。Visual Weld的几大技术优势：

1.仿真结果的准确性

Visual Weld的仿真过程包含了多物理场的耦合（*1），正确的材料属性以及有限元计算准则（*2），使其能够对焊缝质量进行全的分析，包括温度场，金属材料晶相变化（Phase Transformation），变形，残余应力，塑性应变，硬度等进行模拟分析。

在模拟过程中考虑实际焊接过程中的材料，零件状态，焊接工艺参数，环境温度，散热条件，以及装卡条件，为制订工艺提供参考依据。

*1：多物理场耦合，如Fig3所示，包括了电磁场和温度场的耦合，温度场和冶金（潜热&相变）的耦合，温度场和机械分析（应力，变形）的耦合，温度场和化学扩散/偏析的耦合。

*2：正确的材料属性和计算准则，包括相变引起的塑性变形，恢复硬化，塑性/粘塑性本构关系，混合各向同性，运动非线性法则，材料的变温机械性能，铝材的沉积硬化等准则。

2.解决方案的完整性

Visual Weld集成在Visual Environment环境中，有友好的交互式界面，支持数据切换，同时包含了从材料管理（Material Database），网格模型建立 (Visual Mesh) ，焊接仿真前处理 (Visual Weld/ Visual Assembly) ，求解计算到最终结果分析 (Visual Viewer) 所需要的全部模块，使用户在一个统一的环境中高效率的进行项目开发。

�，残余应力，塑性应变，硬度等进行模拟分析。

3.易用性

在Visual Weld中，包含多种形式的焊缝自动生成，大大减少了网格模型的准备时间。

�和化学扩散/偏析的耦合。

*2：正确的材料属性和计算准则，包括相变引起的塑性变形，恢复硬化，塑性/粘塑性本构关系，混合各向同性，运动非线性法则，材料的变温机械性能，铝材的沉积硬化等准则。

2.解决方案的完整性

Visual Weld集成在Visual Environment环境中，有友好的交互式界面，支持数据切换，同时包含了从材料管理（Material Database），网格模型建立 (Visual Mesh) ，焊接仿真前处理 (Visual Weld/ Visual Assembly) ，求解计算到最终结果分析 (Visual Viewer) 所需要的全部模块，使用户在一个统一的环境中高效率的进行项目开发。

�，残余应力，塑性应变，硬度等进行模拟分析。

3.易用性

在Visual Weld中，包含多种形式的焊缝自动生成，大大减少了网格模型的准备时间。

�和化学扩散/偏析的耦合。

*2：正确的材料属性和计算准则，包括相变引起的塑性变形，恢复硬化，塑性/粘塑性本构关系，混合各向同性，运动非线性法则，材料的变温机械性能，铝材的沉积硬化等准则。

2.解决方案的完整性

Visual Weld集成在Visual Environment环境中，有友好的交互式界面，支持数据切换，同时包含了从材料管理（Material Database），网格模型建立 (Visual Mesh) ，焊接仿真前处理 (Visual Weld/ Visual Assembly) ，求解计算到最终结果分析 (Visual Viewer) 所需要的全部模块，使用户在一个统一的环境中高效率的进行项目开发。

�，残余应力，塑性应变，硬度等进行模拟分析。

3.易用性

在Visual Weld中，包含多种形式的焊缝自动生成，大大减少了网格模型的准备时间。

�和化学扩散/偏析的耦合。

*2：正确的材料属性和计算准则，包括相变引起的塑性变形，恢复硬化，塑性/粘塑性本构关系，混合各向同性，运动非线性法则，材料的变温机械性能，铝材的沉积硬化等准则。

2.解决方案的完整性

Visual Weld集成在Visual Environment环境中，有友好的交互式界面，支持数据切换，同时包含了从材料管理（Material Database），网格模型建立 (Visual Mesh) ，焊接仿真前处理 (Visual Weld/ Visual Assembly) ，求解计算到最终结果分析 (Visual Viewer) 所需要的全部模块，使用户在一个统一的环境中高效率的进行项目开发。

�，残余应力，塑性应变，硬度等进行模拟分析。

3.易用性

在Visual Weld中，包含多种形式的焊缝自动生成，大大减少了网格模型的准备时间。

使用焊接向导（Welding Advisor），按照步骤引导焊接仿真的设置，对于工程师来说是快速易用的焊接模拟仿真工具。

4.高性能计算

Visual Weld的求解器可以使用两种并行计算方式，包括SMP(共享内存并行计算)和DMP（内存分布式并行计算）方式。使得计算效率大大提升，减少了计算时间成本

Visual Assembly 特点介绍：

Visual Assembly (Weld Planner) 使用热收缩法--考虑整个焊接过程中焊缝温度对焊接构件的影响，通过先提取出热循环曲线，然后再按照一定的施加顺序和要求将提取出来的热循环曲线依次施加到整个焊缝中。

1.计算的快速性

由于它考虑的是焊缝的热收缩，计算量相对于热弹塑性法要小一些。该方法适用于一些中型焊接构件的焊接变形和应力分析，同样可以适用于对具有几十道甚至上百道焊缝接头的焊接分析，在拥有较好计算资源的情况下可以用来计算大焊接构件，适合分析整体大模型的焊接变形预测。可以在更短的时间内的到仿真结果，为工艺部门制定焊接顺序等工艺提供更迅速的指导方案。

2.通过计算实现变形控制的多种手段：

a.反变形法

通过完整的焊接装配过程仿真，从预定位（prepositioning），夹持夹紧（holding），到焊接装配（Joining），分析各个环节中可能对焊接结果造成影响的因素。调整夹具位置，数量，通过仿真对零件施加预变性，快速模拟多种预变形方案，从而控制最终的焊接变形。

b.变形补偿法

通过输入初始名义几何，在Visual Assembly模块中进行多次自动迭代计算，使得最终变形后的几何与初始几何完全重合，同时输出基于补偿的初始几何。该功能主要用于产品开发初期，对钣金成型的零件进行设计补偿。