软件世界Software新一代计算机焊接模拟系统与应用图2将结构组件网格和材料性质直接导入SYSWELD后的情形【博骞仿真工程科技（广州）有限公司阳晓军梁震宇】2．焊接过程中相关的物理现象焊接过程中将发生很多不同的物理现象，这些物理现象相互影响和制约，各物理现象间的相互关系如图3所示。一、概述为基础，而有限元网格又基于CAD模焊接工艺在工业生产中扮演着重型。为了准确而有效地进行模拟和表要的角色，特别是在汽车、船舶和航天征物理问题，焊缝及周边区域应该把航空工业中。焊接工艺在具有众多优网格划分为体元素网格，以满足对物点的同时，也存在一些缺点，例如，冶理现象的详细描述；而离焊缝较远的金过程中伴随金相转变导致的热膨胀区域，特别是薄壁结构可划为壳元素图3焊接过程中各物理现象的相互关系和收缩、内应力和结构的扭曲与变形。网格，这样处理能大大简化了模型，使对扩散焊的模拟主要基于热力学、这些问题都必须得到很好地控制，尽得建立模型和计算的速度更快。冶金和机械分析。点焊和感应淬火则量减少其影响。从仿真的角度来说，其划分网格之前，要对CAD模型进需要应用电磁分析，而淬火、硝化处理目的就是在焊接工艺进行之前对结构行一些必要地修整，将无用的或重复栏目主持：徐哲和渗碳渗氮等则需要用到扩散与偏析变形和内应力进行计算，通过调整焊的表面删除，将不连续的面缝合在一分析。接参数、焊接工艺、焊接顺序、焊接位起，相邻面的边也必须连接在一起。3．焊接材料置、约束条件和材料等，优化最终的焊SYSWELD提供了很好的CAD接口，SYSWELD可对各种铝合金、钢接结果。系统可以直接导入CAD数据，前处理朱辉杰铁、不锈钢和用于航天航空的其他合新一代的计算机焊接模拟系统器的几何模块还具备功能强大的几何金进行焊接模拟。铝合金包括：锻造材SYSWELD能对与焊接相关的所有物处理、修复和网格划分工具，对于其投稿信箱料回火铝（如AlMgMn类），冷成型和理现象、变形和内应力进行模拟，为设他网格生成器生成的网格，如热硬化性锻造铝（如AlMgSi类）。钢材计师优化焊接工艺和深入了解焊接原ANSA、HYPERMESH、PATRAN、料包括用于焊接的结构钢、高抗钢、耐:zhuhj@icad.com.cn理提供一种有效的工具。EASI、MEDINA和IDEAS等，可腐蚀结构钢、表面硬化和回火钢、耐高本文对在焊接过程中焊接内应力以直接导入。温钢和模具钢等。的产生和焊接变形的计算原理进行了4．热容与导热性介绍，阐述了对焊接模拟在实际工业焊接过程中，除了要考虑典型的中应用的意义。热非线性外，还要考虑其他一些更复二、基本原理杂的现象。材料的热学性能不仅仅取1．划分网格决于温度，同时也取决于材料中各种首先，模拟过程是以有限元网格图1复杂的结构组件示例(PAM-CRASH数据)相的组分和性质，如奥氏体、铁素体、58CAD/CAM与制造业信息化·www.icad.com.cnSoftware软件世界珠光体、贝氏体、马氏体和多层焊中的始温度和转变率取决于加热速度和最过度马氏体等。高温度，以及奥氏体的转变时间。冷却在冶金转变过程中，潜热是一个时，一旦温度低于奥氏体化温度，奥氏比较重要的因素，相变过程中的潜热体就开始转变回体心立方结构（如图会直接影响到温度场。对模拟计算来11）。高速转变时，在金属基体上会有说，非线性边界条件，如对流、辐射和渗碳，同时铁原子的结构具有最大内一些不定的热接触也是非常重要的。应力，生成的相是马氏体（很硬），低图6高斯热能分布的锥体热源焊接过程中充填材料的影响也必须作冷却率时，碳能够或多或少地扩散，介在SYSWELD中，系统包含了一为一个变化因素加以考虑和计算。于两者之间，生成的相是贝氏体（低硬个热源库和热源校验工具，热源库几5．热能的加载性）或铁素体（软性）。在焊接过程中，乎包括了当前所有焊接工艺的热源，不同的奥氏体化阶段和冷却率，不同用户可根据需要来选定热源并可以自的含碳量和合金添加剂，会形成不同定义特殊热源。的组织，所有这些对于焊接模拟是非6．热-冶金学常重要的。这些在SYSWELD中都能进在焊接过程中，除了存在非线性行模拟。图4采用等效热源法对熔池进行模拟热传导外，金相转变也频频发生。这种对热影响区，包括熔池区必须计焊接热源能量的加载非常重要。转变在焊接过程中和焊接后都对焊件算奥氏体的含量。对冷却过程相变的加载的能量密度决定了焊接熔池的形的内应力和变形有直接的影响。实际计算则可以不考虑早期的冶金过程，状，进而影响后续的内应力和变形。这上，钢铁材料的机械性能随着冶金过材料被视为完全的奥氏体。接下