焊接仿真的案例
設計仿真 | Simufact Welding焊接工藝-結構一體化仿真分析方案
其中，焊接工藝仿真可以在工藝仿真軟件Simufact Welding中進行，分析完成后獲得焊接工藝結果，包括殘余應力、變形分布、溫度場等。上述焊接工藝仿真結果可以通過Digimat軟件的工藝結果映射功能，將焊接工藝的仿真結果映射至結構有限元網格上，從而保證結構仿真時的初始狀態與結構工藝完成后的狀態保持一致。最終通過商用有限元軟件MSC Nastran完成焊接結構的剛度、強度等仿真分析，獲得產品的性能。
PART.03
完整工作流程演示案例
本文以平板焊接接頭結構為例，演示接頭結構的焊接工藝仿真、焊接后殘余應力映射以及最后結構耦合仿真分析的整個工作流程：
01
通過Simufact Welding完成接頭的焊接仿真，獲得的焊接工藝仿真結果包括：殘余應力、變形場、溫度場。
02
通過Digimat-MAP的工藝映射功能，將接頭焊接工藝過程的殘余應力結果映射到結構有限元網格上（Digimat-MAP也支持將變形場和溫度場的映射），最終導出映射完成的殘余應力關鍵字。
03
耦合結構仿真分析軟件MSC Nastran，通過istress關鍵字引入焊接殘余應力完成最終結構分析，從而考慮焊接殘余應力的影響。
平板接頭結構焊接工藝仿真結果如下圖所示，顯示了焊接完成后的殘余應力分布情況。
圖6. 平板接頭焊接工藝仿真殘余應力結果
基于焊接工藝仿真結果（Arc文件），Digimat-MAP模塊可讀取殘余應力結果，將上述工藝結果映射至MSC Nastran的結構網格上。
圖7. 映射至MSC Nastran結構模型中的殘余應力場
圖8.
展開 基于InteWeld的焊接模擬仿真
摘 要：主要研究了基于InteWeld的焊接模擬仿真技術。首先，采用合理的焊接工藝及措施，對石油鉆機自動化設備中的支撐臂進行焊接。其次，以設置相同的焊接工藝和控制措施為前提，使用軟件InteWeld對支撐臂進行焊接虛擬仿真，獲得零件的整體變形結果。最后，對比實際生產測量值與軟件仿真計算結果，驗證使用InteWeld進行焊接模擬仿真所獲結果的準確性，為后續該項技術的推廣提供依據。
關鍵詞：支撐臂;焊接仿真;網格劃分;焊接變形;
0 引言
焊接技術是目前應用最廣泛的材料連接方式之一，同時也是歷史非常悠久的制造工藝[1]。隨著時代的發展，工程師們逐漸意識到焊接質量的好壞關乎鋼結構產品制造的成敗[2]。如何高效地提升焊接質量是工藝工程師們追求解決的核心。
而現階段，隨著計算機技術的發展，焊接模擬仿真技術應運而生，它的發展對生產制造具有十分重要的意義[3]。焊接三維仿真技術在我公司有廣泛的應用空間，隨著我公司各類新產品的增加，對結構件焊接的應力、變形、強度提出更高的要求。目前，已經多次遇到相關問題，按照以往的工藝設計經驗生產效率低下，因此需要采用先進的分析軟件加強工藝設計手段，縮短產品的研發制造周期[4]。
本文選取石油鉆機自動化設備中的支撐臂進行焊接和模擬仿真對比分析。由于其結構特點為長桿型，焊接時熱量集中，結構具有一定的拘束度，且板厚較薄，焊后易變形，因此需要采用合理的焊接工藝及措施控制焊接變形。本文對支撐臂進行三維建模、有限元網格劃分，并利用軟件InteWeld進行焊接模擬仿真。將仿真計算結果與實際焊接變形量進行對比，驗證仿真結果的可靠性，可為后續使用此項技術研究焊接變形提供重要的依據和可靠的數據支撐。
1 支撐臂的焊接
以石油鉆機自動化設備中的支撐臂作為焊接生產實例。支撐臂是典型的長桿結構，其三維模型如圖1所示。
展開 設計仿真 | Simufact焊接工藝仿真變形精確預測汽車結構
，與實際掃描結果對比，仿真結果與實際結果一致性較好，驗證了Simufact welding焊接變形仿真分析的可靠性；
● 通過Simufact welding對白車身側圍外板激光焊接過程的仿真分析，與實際掃描結果對比，仿真結果與實際變形結果對應較好，再次驗證了Simufact welding焊接變形仿真分析的可靠性；
● 通過Simufact welding對焊接工藝過程的仿真，可以對焊接工藝參數、工裝夾具、焊接順序、焊接方向等進行仿真分析，可以對焊接變形、焊接殘余應力、熔池、熱影響區、相組織、溫度場等進行仿真分析，代替或減少物理試錯，節省人力、物力，縮短研發周期，助力焊接工藝開發。
展開 分析示例 | Simufact焊接工藝仿真變形精確預測汽車結構
同樣的方法，對側圍門框激光焊接工藝進行仿真，按照實際的工裝、焊接順序、焊接方向、焊接工藝參數，在Simufact welding建立焊接仿真模型，模型如下圖所示：
側圍門框激光焊接仿真模型
通過與實際物理試驗掃描結果對比，Simufact welding 焊接變形仿真結果與實際焊接變形非常接近，獲得了較高的仿真精度，大部分位置的變形誤差控制在10%以內，其中B 柱鉸鏈孔附近y向變形最大，預測結果為1.74mm，掃描結果為2.00mm，相對誤差13%，在仿真分析中，這個誤差也認為在合理的誤差內。這個仿真分析中沒有考慮鈑金沖壓成形產生的殘余應力、回彈、壁厚減薄等對焊接工藝的影響。Simufact welding可以與Simufact forming鈑金沖壓成形功能實現沖壓-焊接、焊接-沖壓等工藝鏈仿真，充分考慮了實際的制造工藝鏈。
側圍外板的Y向變形模擬結果與掃描結果對比
總 結
● 通過Simufact welding對熱成型B柱激光焊接過程進行分析，與實際掃描結果對比，仿真結果與實際結果一致性較好，驗證了Simufact welding焊接變形仿真分析的可靠性；
● 通過Simufact welding對白車身側圍外板激光焊接過程的仿真分析，與實際掃描結果對比，仿真結果與實際變形結果對應較好，再次驗證了Simufact welding焊接變形仿真分析的可靠性；
● 通過Simufact welding對焊接工藝過程的仿真，可以對焊接工藝參數、工裝夾具、焊接順序、焊接方向等進行仿真分析，可以對焊接變形、焊接殘余應力、熔池、熱影響區、相組織、溫度場等進行仿真分析，代替或減少物理試錯，節省人力、物力，縮短研發周期，助力焊接工藝開發。
展開 
設計仿真 | Simufact焊接工藝仿真變形精確預測汽車結構
，與實際掃描結果對比，仿真結果與實際結果一致性較好，驗證了Simufact welding焊接變形仿真分析的可靠性；
● 通過Simufact welding對白車身側圍外板激光焊接過程的仿真分析，與實際掃描結果對比，仿真結果與實際變形結果對應較好，再次驗證了Simufact welding焊接變形仿真分析的可靠性；
● 通過Simufact welding對焊接工藝過程的仿真，可以對焊接工藝參數、工裝夾具、焊接順序、焊接方向等進行仿真分析，可以對焊接變形、焊接殘余應力、熔池、熱影響區、相組織、溫度場等進行仿真分析，代替或減少物理試錯，節省人力、物力，縮短研發周期，助力焊接工藝開發。
展開 設計仿真 | Marc軟件攻克焊接殘余應力預測難題
Marc軟件的優勢：高效、精準、靈活
在焊接仿真領域，Marc軟件具有以下顯著優勢：
高精度
通過精確的熱源模型、相變模型和耦合分析方法，Marc軟件能夠準確預測焊接過程中的溫度場、微觀結構和殘余應力分布。
高效性
先進的計算算法和優化的網格劃分技術，大大縮短了計算時間，提高了仿真效率。
靈活性
軟件提供了豐富的模型庫和自定義功能，用戶可以根據實際需求，靈活設置材料參數、熱源參數和邊界條件。
可靠性
經過大量實驗驗證和工程應用，Marc軟件在焊接仿真領域具有高度的可靠性和穩定性。
面向未來的焊接技術
隨著制造業對焊接質量要求的不斷提高，焊接仿真技術的重要性日益凸顯。Marc軟件憑借其強大的功能和卓越的性能，在焊接仿真領域展現了巨大的應用潛力。重慶大學的研究成果不僅驗證了Marc軟件的高效性和準確性，還為實際工程應用提供了寶貴的參考。未來，隨著數值模擬技術的不斷發展，Marc軟件必將在焊接領域發揮更加重要的作用，助力制造業邁向更高的技術水平。
相關產品鏈接：https://www.anscos.com/marc.html
更多信息請關注庭田科技
全國熱線：4006336258
官方郵箱：info@anscos.com
【文章來自?？怂箍倒I軟件】
展開 設計仿真 | Marc軟件攻克焊接殘余應力預測難題
Marc軟件的優勢：高效、精準、靈活
在焊接仿真領域，Marc軟件具有以下顯著優勢：
?高精度
通過精確的熱源模型、相變模型和耦合分析方法，Marc軟件能夠準確預測焊接過程中的溫度場、微觀結構和殘余應力分布。
?高效性
先進的計算算法和優化的網格劃分技術，大大縮短了計算時間，提高了仿真效率。
?靈活性
軟件提供了豐富的模型庫和自定義功能，用戶可以根據實際需求，靈活設置材料參數、熱源參數和邊界條件。
?可靠性
經過大量實驗驗證和工程應用，Marc軟件在焊接仿真領域具有高度的可靠性和穩定性。
面向未來的焊接技術
隨著制造業對焊接質量要求的不斷提高，焊接仿真技術的重要性日益凸顯。Marc軟件憑借其強大的功能和卓越的性能，在焊接仿真領域展現了巨大的應用潛力。重慶大學的研究成果不僅驗證了Marc軟件的高效性和準確性，還為實際工程應用提供了寶貴的參考。未來，隨著數值模擬技術的不斷發展，Marc軟件必將在焊接領域發揮更加重要的作用，助力制造業邁向更高的技術水平。
展開 設計仿真 | Simufact Welding重塑新能源汽車電池盒焊接工藝
目前，電池盒鋁合金框架結構主要通過焊接裝配的方式進行組裝，焊接變形問題不容忽視。若采用傳統試錯方式來解決焊接變形問題，會面臨時間周期長、試錯成本高、數據收集困難等諸多難題。當前不少新能源汽車企業采用焊接仿真來分析解決焊接變形、優化焊接工藝，幫助提升焊接工藝研發能力。
?？怂箍?焊接仿真解決方案
海克斯康專業焊接仿真軟件Simufact Welding提供完善的焊接仿真解決方案，該軟件涵蓋了各種弧焊、激光焊、電阻點焊、電子束焊、釬焊等焊接工藝、消除殘余應力熱處理、冷卻和裝夾、虛擬檢具、重力補償等功能。可以考慮實際焊裝工藝的各種場景的模擬，通過對工裝夾具、焊接順序、焊接方向、焊接工藝參數，以及焊接之后的冷卻、消除應力的熱處理等因素的仿真，對實際焊接過程的焊接變形、焊接殘余應力、焊接熱影響區、熔池等進行虛擬評定，從而對焊接工藝優化。幫助用戶獲得最優的焊裝工藝解決方案。
新能源汽車電池盒
鋁合金框架焊接順序優化案例
以下案例介紹了某型號新能源汽車電池盒鋁合金框架的焊接順序優化。用戶主要通過調整焊接順序來優化焊接變形。因僅研究不同焊接順序對電池盒框架結構變形的影響，用戶通過模型簡化，大幅降低了網格劃分工作量與網格數量。如下圖所示，左側為原始模型，右側為簡化模型。
電池盒框架幾何模型（左-原始模型，右-簡化模型）
利用Simufact Welding進行焊接仿真建模，可以采用焊縫附近網格細化，遠離焊縫附近的網格可以使用較粗的網格，相鄰結構無需網格節點匹配，這樣可以降低整體模型的網格數量，如下圖所示為網格劃分模型，整個模型包含的節點總數為1020454，單元總數為698704。
展開 Simufact 成形到焊接工藝鏈仿真流程簡介
本期小技巧將繼續為大家講解：如何將Simufact Forming的仿真結果導入到Simufact Welding中，繼而實現成形到焊接的工藝鏈仿真。
成形到焊接工藝鏈仿真簡介：
在Simufact Forming軟件中，我們可以非常便捷的在軟件中實現多工位、多道次的成形工藝鏈仿真，使每一步仿真輸入繼承上一步的仿真結果，從而提高仿真精度。而對于Simufact旗下另一款強大的焊接工藝仿真軟件Simufact Welding而言，如何把Forming成形仿真的結果作為Welding軟件的輸入模型？這將關乎成形到焊接工藝鏈仿真的實現，更能進一步提高焊接仿真結果精度。
成形到焊接工藝鏈仿真流程：
1. 選取Simufact Forming仿真結果
通過Simufact Forming對將要進行焊接的部件進行仿真（仿真可為單一成形仿真，也可為成形工藝鏈仿真），在此以Forming軟件Demo中的鈑金案例：“Deepdrawing”為例。
選中Forming工藝進程樹中，最終成形的工藝（本Demo只有一個道次，選擇該道次即可）。點擊視圖窗口下方的“工具設置”按鈕旁邊的黑色下拉箭頭，選擇“打開工藝文件夾”，如圖1所示。
2. 查找“.spr”文件
跳轉文件夾路徑到“_Results_”文件夾，會有以數字排序的結果文件夾，因為我們需要將最終結果導入到Welding中，因此我們打開最終輸出增量步結果文件夾（該Demo為00071文件夾），文件夾中包含有帶結果的“.spr”文件，如圖2所示。
3. 將文件導入到Simufact Welding
通過經典的Simufact交互邏輯——“拖拽”，將此spr文件直接拖拽到Simufact Welding軟件GUI界面的對象欄中，軟件將自動彈出導入對話框，如圖3所示。
展開 ANSYS Mechanical在焊接仿真中的應用
ANSYS Mechanical在焊接仿真中的應用
王建
[ 摘 要 ] 焊接作為一個牽涉到電弧物理、傳熱、冶金和力學等各學科的復雜過程，其涉及到的傳熱過程、金屬的融化和凝固、冷卻時的相變、焊接應力和變形等是企業制造部門和設計人員關心的重點問題，采用傳統的經驗方式對于厚鋼板的焊接等特殊工藝無法進行合理的工藝設計，因此本文針對焊接數值模擬的基本理論進行了闡述，同時對于焊接仿真與ANSYS軟件的結合提出了建議，并結合實際情況詳細介紹了ANSYS軟件進行焊接仿真的具體應用技巧，通過采用仿真方式進行模擬，對傳熱過程、焊后應力場進行模擬，用來幫助確定焊接時結構和材料的最佳設計、工藝方法和焊接參數等。
[ 關鍵詞 ] 熱源模型 熱彈塑性有限元法 生死單元 ANSYS
1 前言
焊接作為現代制造業必不可少的工藝，在材料加工領域一直占有重要地位。焊接是一個涉及到電弧物理、傳熱、冶金和力學等各學科的復雜過程，其涉及到的傳熱過程、金屬的融化和凝固、冷卻時的相變、焊接應力和變形等是企業制造部門和設計人員關心的重點問題。焊接過程中產生的焊接應力和變形，不僅影響焊接結構的制造過程，而且還影響焊接結構的使用性能。這些缺陷的產生主要是焊接時不合理的熱過程引起的。由于高能量的集中的瞬時熱輸入，在焊接過程中和焊后將產生相當大的殘余應力和變形，影響結構的加工精度和尺寸的穩定性。因此對于焊接溫度場合應力場的定量分析、預測有重要意義。
傳統的焊接溫度場和應力測試依賴于設計人員的經驗或基于統計基礎的半經驗公式，但此類方法帶有明顯的局限性，對于新工藝無法做到前瞻性的預測，從而導致實驗成本急劇增加，因此針對焊接采用數值模擬的方式體現出了巨大優勢。
ANSYS作為世界知名的通用結構分析軟件，提供了完整的分析功能，完備的材料本構關系，為焊接仿真提供了技術保障。
展開 設計仿真 | Simufact Welding助力重工行業解決焊接難題
在重工行業中，焊接是整個生產中非常關鍵的一環，重工行業中涉及到的焊接不僅種類多、焊縫多、焊接結構復雜，且大部分焊縫均為多層多道焊，這就導致了在整個焊接過程中，零件的焊接變形難以控制。因此長期以來，對于焊接工藝的改進和優化主要依靠工藝人員的經驗和各類工藝試驗，一直缺乏一套專業的有效的方法和手段。隨著計算機技術的發展和有限元理論的逐漸成熟，焊接模擬仿真技術已經開始成為在焊接工藝優化改進過程中的良好手段和方法。
國際上基于有限元手段進行焊接仿真起始于上個世紀60-70年代，距離現在已經有40-50年的發展歷史了，其在焊接模擬仿真領域上的理論知識和工程應用已經相當成熟。通過CAE仿真軟件對焊接過程進行模擬，可以精確模擬材料機械、物理和冶金過程中的性能變化過程和結果，從而獲得整個焊接過程中的金相組織變化、溫度場、應力場、變形場、硬度等信息，工藝人員可以通過這些結果信息，對焊接工藝參數和工藝方案進行優化，提高焊接質量，更進一步為產品的變形分析和殘余應力分析等提供相應的理論支撐。
01
Simufact Welding工藝仿真解決方案
海克斯康的焊接工藝仿真解決方案——Simufact Welding，作為在國內外先進的焊接工藝仿真軟件，已經幫助眾多重工行業客戶解決焊接裝配中的焊接變形、焊接開裂等問題。國內重工行業中使用Simufact Welding焊接工藝仿真解決方案的有徐工、三一重工、中聯重科、同力重工、柳工、安徽合力叉車、湖南星邦重工等知名企業。
展開 
焊接仿真技術應用與未來發展
通過焊接 仿真，找到優化的焊接工藝參數和焊 接順序，選擇合適的焊接材料，融入 更多焊接實際工程經驗，包括積累的 材料數據庫等。
焊接是一門傳統的制造工藝，但 是具體的焊接方法卻仍然在不斷發 展更新，相應地，焊接數值模擬方法 也會隨之不斷發展完善。相信基于 焊接數值仿真的焊接結構設計在國 內將會有越來越多的應用。
技術鄰學院 在線直播｜【進階】simufact軟件焊接仿真工藝培訓
技術鄰學院 在線直播
【進階】simufact軟件焊接仿真工藝培訓
（6月10日）
直播信息
日期：
2017年6月10日（星期六）20：00--21：30
直播地址：
熊貓直播 http://panda.tv/1028790 房間ID：1028790
主講人：
盧鳴飛 高級工程師
畢業于復旦大學力學系。后就職于德國SIMUFACT軟件的中國總代理處，做技術支持工程師，為中車、商飛、一汽、上海電氣集團以及南航、哈工大和清華大學等近百家單位提供技術支持。
技術鄰ID：盧鳴飛 熟悉simufact.welding、simufact.forming和simufact.additive軟件的功能、特點和優勢等，先后在技術鄰發布Simufact基礎教程（SW/SF/AM）、焊接仿真、增材制造等系列視頻，建議大家可先關注專家，學習專家發布的視頻與案例，大家如有想要的課程或項目任務，歡迎提問咨詢盧鳴飛。
面向聽眾：
焊接技術人員，焊接專業師生。
面向行業：
航空/航天，汽車、通用機械、零部件廠商及相關專業在校生等。
內容安排：
焊接仿真中的網格
焊接仿真中的邊界條件
●直播分為兩個階段，20:00-21:00為實例講解，21:00-21:30為提問與答疑。
展開 Abaqus焊接仿真指南V2.0：從DFLUX子程序到FSW全流程詳解 ￥29.9
做有限元仿真，焊接（Welding） 絕對是公認的“硬骨頭”。
為什么？因為它不僅涉及復雜的熱-機耦合，還離不開讓無數工程師頭禿的Fortran子程序（DFLUX），更別提移動熱源、生死單元技術，以及像攪拌摩擦焊（FSW） 這種涉及大變形的高階分析。
高斯熱源和雙橢球熱源怎么選？
DFLUX子程序里的坐標系怎么轉換？
幾十道焊縫的分析步，手動設置要累死人，怎么用Python自動化？
攪拌摩擦焊（FSW）的CEL歐拉-拉格朗日耦合怎么做？
為了解決這些問題，我花時間整理編寫了這份《使用Abaqus進行焊接模擬工程師指南 V2.0》。
這份 76頁 的PDF文檔，不講虛的理論，只講工程實戰。從基礎的熱源理論到復雜的FSW仿真，配合詳細的代碼注釋和操作流程，手把手帶你通關焊接仿真。
?? 指南核心內容搶先看
這份指南涵蓋了焊接仿真的兩大核心路線：平板多道焊（TIG） 與 攪拌摩擦焊（FSW），包含以下精華板塊：
1?? 焊接熱源模型全解析
不清楚什么是高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源？文檔詳細解析了各種熱源的數學公式及適用場景（TIG、MIG、激光焊等），教你如何根據熔池形狀選擇最準確的模型。
2?? 手把手教你寫 DFLUX 子程序
這是很多人的噩夢，也是本指南的重點。 我不僅提供了完整的 雙橢球熱源 Fortran 代碼，還對每一行代碼進行了中文注釋。
如何定義移動路徑？
如何控制熱流密度？
如何與Abaqus交互？代碼直接Copy就能用！
3?? 生死單元技術（Model Change）
想模擬真實的材料填充過程？必須掌握生死單元。
展開 焊接仿真技術應用與未來發展
相信基于 焊接數值仿真的焊接結構設計在國 內將會有越來越多的應用。
來源自熱噴涂與再制造，版權歸作者所有
