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基于SYSWELD的激光复合焊焊接变形数值模拟

基于SYSWELD的激光复合焊焊接变形数值模拟

基于SYSWELD的激光复合焊焊接变形数值模拟0 序言地铁作为一种重要的交通工具,在城市生活中起着越来越重要的作用,它不仅不阻碍地面交通,而且还具有绿色无污染、准时、运载能力强等优点.牵引梁作为地铁底架重要组成部分,由于焊缝多且长,因此在焊接过程中,容易形成应力集中,从而使焊接结构变形,不利于地铁车辆的运行安全,成为制约地铁发展的一个关键因素[1].由于牵引梁属于大型构件,通过试验的方法来研究焊接变形不仅耗时,而且成本高昂,因此采用数值模拟的方法逐步发展起来. 日本学者Ogaiva等人[2]最先提出了固有应变法,它不同于热弹塑性法,固有应变法专注于焊后结果而不考虑焊接过程中复杂的瞬态过程,从而大大缩短了计算量,是现在大型构件焊接变形模拟的主要方法[3-5]. 文中采用有限元软件SYSWELD,通过固有应变法对某型号地铁牵引梁在不同约束条件下的焊接变形进行了模拟计算,并与实测结果相比较,验证了焊接变形模拟的可靠性,通过优化约束条件,减小了焊接变形.河流和陆上融化的冰川给北冰洋带来的源源不断的淡水加剧了这一区域的脆弱性,因为淡水更难中和二氧化碳酸化效应。

有研究者指出,北欧的海洋酸化范围非常广,其表层的海水酸化最快,深层的海水则更慢一些。

科学家表示,流入北冰洋地区的大型河流因其流量大会形成巨大的集水区域。

由于淡水和海水的混合较慢,因此在一些地方产生了淡水覆盖在海水上层的情况。

淡水降低了能够缓和PH值变化的离子的浓度。

海洋冰川相当于是北冰洋面的一个盖子,所以冰的融化将加速海水吸收二氧化碳。

1)链路的稳定性评估.考虑到道路的宽度是可以忽略的,所以拓扑的变化很多时候是由于速度以及方向的变化所引起的,严重影响了链路的稳定性.本文利用相对位移的变化量来衡量节点间链路的稳定性.节点周期性的广播信标数据包,使得节点间的距离很容易利用以下公式得到1 热源模型建立牵引梁材料为304不锈钢,为使模拟结果更准确,在对牵引梁整体进行模拟计算前,需要对构件的T形接头和对接接头进行热源校核. 实际生产中采用的是激光−MIG复合焊接工艺,为使模拟结果与实际吻合,在不考虑熔池流动的情况下,选用3D高斯+双椭球热源[6-8]. 将模拟结果与实际焊接接头比较,得到模拟熔池与实际焊缝截面基本一致,如图1和图2所示,证明了所选热源模型的正确性.图 1 T形接头焊缝截面对比Fig. 1 Cross section comparison of T-joint welds图 2 对接接头焊缝截面对比Fig. 2 Cross section comparison of T-joint welds2 数值模拟过程2.1 有限元模型如图3所示,该型号牵引梁长约2 m,由4块上盖板、1块下盖板、2块腹板、2块筋板和1块端板构成,包括32条不同类型的焊缝,最长约1 800 mm,最短约105 mm.为了保证计算精度,同时又尽量减少计算量,采用渐变的六面体网格对模型进行离散化处理. 在焊缝及其附近区域尺寸约为1 mm,远离焊缝区单元尺寸增大,约为10 ~18 mm.最终得到总的单元约为490 000个,如图4所示.图 3 牵引梁实物图Fig. 3 Traction beam图 4 牵引梁整体网格模型Fig. 4 Mesh model of traction beam2.2 固有应变的提取和施加当校核焊缝截面与实际焊缝截面一致后,进行力学计算,并提取焊缝附近节点的固有应变. 该牵引梁焊接接头主要分为3种,即T形接头、插接接头和对接接头.根据不同板厚,将8 mm × 8 mm 和8 mm × 4 mm 的 T 形接头分别命名为 T01和 T02;6 mm × 8 mm 和 6 mm × 4 mm 的插接接头命名为C01和 C02;8 mm × 8 mm 对接接头命名为D01,如图5所示. 焊接时,C01,C02和D01直接使用激光–MIG复合焊焊接,而T01和T02需先用激光焊打底,各焊接工艺参数如表1所示,提取各焊接接头长度方向中间截面的应变,计算得到的平均值如表2所示.图 5 接头形式及编号(mm)Fig. 5 Forms and numbering of welded joints表 1 焊接工艺参数Table 1 Welding process parameters接头编号焊接方法电流I/A电压U/V 速度v/(m·min–1)功率P/kW T01和T02激光焊——17复合焊22527.51.33 C01复合焊28329.71.685 C02复合焊 22529.71.684 D01复合焊 28329.71.685 表 2 平均应变值Table 2 Average strain of welded joints接头编号平均值ε/mm T010.084 T02 0.064 C010.060 C020.075 D010.060现有的有限元软件一般不能直接将固有应变作为载荷进行加载,需要对固有应变进行转化才能施加到构件中进行变形的计算.根据提取和施加方式的不同,主要分为等效载荷法和温度载荷法.2.2.1 等效载荷法万科董事会主席郁亮表示,万科非常重视此次与太古的业务合作,借此不仅希望能够向太古学习借鉴、取长补短,更希望双方未来在更广泛领域加强合作交流,包括在粤港澳大湾区建设等国家战略规划中共同寻找合作契机、发挥重要作用。

焊接工艺模拟分析软件SYSWELD

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变形
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温度场及金相
温度场
马氏体的转换
温度梯度
贝氏体的转换
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应力场
热应变
塑性应变
屈服应力
应力
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应力结果
σz
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适当修改焊接参数可以减少应力热裂纹 的产生
σz
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2. 列车转向架电弧焊变形控制
•采用手工电弧焊 •焊接速度5mm/s,电 压26V,电流280A,热 输入效率80% •4道焊缝 •焊缝总长达到近8m •采用混合网格 •焊接时两端装卡 •焊接完后释放装卡
焊接工艺模拟分析软件SYSWELD
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主要内容

SYSWELD介绍 软件特色 软件功能及应用实例

热处理 焊接 焊接装配

总结
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应用领域
3D
5.焊后热处理
回火前
回火后
500℃回火 一段时间 拉应力减少
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焊接装配高级模块 PAM-ASSEMBLY

独特的“local-global”方法,用局部模型进行完整的焊接 模拟,结果映射到整体模型上,节省大量计算时间

焊接模拟sysweld详细教程

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目录1、模型的建立1.1创建Points1.2由Points生成Lines1.3由Lines生成Edges1.4由Edges生成Domains1.5离散化操作1.6划分2D网格1.7生成Volumes1.8离散Volumes1.9生成体网格1.10划分换热面1.11划分1D网格1.12合并节点1.13保存模型1.14组的定义操作1.15保存2、焊接热源校核2.1建立模型并修改热源参数2.2检查显示结果2.3保存函数2.4热源查看2.5保存热源2.6高斯热源校核3、焊接模拟向导设置3.1材料的导入3.2热源的导入3.3材料的定义3.4焊接过程的定义3.5热交换的定义3.6约束条件的定义3.7焊接过程求解定义3.8冷却过程求解定义3.9检查4、后处理与结果显示分析4.1计算求解4 .2导入后处理文件4.3结果显示与分析1、模型的建立1.1创建points根据所设计角接头模型的规格,选定原点,然后分别计算出各节点的坐标,按照Geom./Mesh.→geometry→point步骤,建立一下十个点:(0,0,0)、(0,0,10)、(0,0,50)、(10,0,50)、(10,0,20)、(10,0,10)、(20,0,10)、(50,0,10)、(50,0,0)、(10,0,0)。

1.2由Points生成Lines按照Geom./Mesh.→geometry→1Dentities步骤,按照一定的方向性将各点连接成如下图所示的Lines:1.3由Lines生成Edges按照Geom./Mesh.→geometry→EDGE步骤,点击选择各边,依次生成如下图所示各Edges:1.4由Edges生成Domains按照Geom./Mesh.→geometry→Domains步骤,依次生成如下六个Domains:1.5离散化操作离散化操作是针对由Points所生成的Lines而言,由于除了有这些点生成的线以外,软件本身也会自动产生一些辅助的线条,可以通过“隐藏→显示”处理通过以下操作为后面的离散操作做好准备:通过Meshing→Definition→Discretisation启动离散化操作界面,离散后的线条显示如下图所示:1.6划分2D网格通过“隐藏→显示”处理,只显示Domains。

SolidWorks焊接模拟与分析的步骤与方法

SolidWorks焊接模拟与分析的步骤与方法

SolidWorks焊接模拟与分析的步骤与方法SolidWorks是一种广泛应用于机械设计和工程领域的三维建模软件。

其中一个重要的功能是焊接模拟与分析。

通过使用SolidWorks进行焊接模拟与分析,可以帮助工程师更好地了解焊接结构的强度、刚度和变形等方面的影响,从而优化设计并确保工程的可靠性。

在本篇文章中,我将详细介绍SolidWorks进行焊接模拟与分析的步骤与方法。

第一步是建立焊接模型。

在SolidWorks中,我们可以通过使用三维建模工具创建焊接模型。

首先,根据设计要求绘制焊接部件的外形轮廓。

然后,使用SolidWorks的体素工具将轮廓体素化。

接下来,使用焊接特征工具在模型中添加焊接接头。

我们可以选择不同类型的焊接接头,例如角焊接、对接焊接和角接焊等。

在添加焊接接头时,我们需要指定焊缝的尺寸和焊接参数,以便后续分析。

第二步是设置材料属性。

在进行焊接模拟与分析之前,我们需要为焊接模型设置材料属性。

SolidWorks提供了广泛的材料库,包括金属和非金属材料。

在选择材料时,我们应该根据实际情况选择与焊接材料相匹配的材料。

通过指定材料的弹性模量、泊松比和屈服强度等参数,我们可以更准确地预测焊接结构的性能。

第三步是应用边界条件。

在焊接模拟与分析中,我们需要定义边界条件来模拟焊接结构在实际工作环境中的受力情况。

边界条件包括固定约束、载荷约束和温度约束。

例如,我们可以将焊接模型的一侧固定住,以模拟焊接结构的支撑情况。

我们还可以施加力、压力或扭矩等载荷,以模拟焊接结构在工作过程中受到的力学载荷。

此外,我们还可以设置温度边界条件,以模拟焊接过程中的温度变化对焊接结构的影响。

第四步是进行焊接分析。

通过SolidWorks提供的焊接分析工具,我们可以对焊接结构进行静态分析、疲劳分析和变形分析等。

在静态分析中,我们可以评估焊接结构在静态荷载下的强度和刚度。

在疲劳分析中,我们可以预测焊接结构在循环荷载下的疲劳寿命。

Sysweld在焊接工艺仿真中的应用

Sysweld在焊接工艺仿真中的应用

Sysweld在控制焊接变形方面的应用
1.Sysweld在设计中的应用 (1)选择合理的焊缝形状和尺寸 (2)合理安排焊缝位置 2.Sysweld在工艺中的应用 (1)留余量法:主要用于控制角变形和弯曲变形 (2)刚性固定法: (3)合理地选择焊接方法和焊接参数: (4)热平衡法: (5)散热法: 3.Sysweld在矫正焊接变形中的应用: 火焰加热降低焊接变形量
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16
Sysweld工作流程 -材料热学参数数据库的建立
Thermal conductivity (KX) :热导率,各相之间都不一 样;从室温到固相线温度间取值; Specific Heat(C):比热;从室温到熔点间取值; Density (RHO) :密度,各相之间都不一样;从室温到 熔点间取值; Reaction :定义的加热、冷却过程的冶金材料行为,即 材料的CCT曲线;
热力学 (温度场)
力学 (应力和变形 场)
相变引起相变 相变应力
金相学
(显微组织状态 场)
图中箭头表示的是相互影响;实线箭头表示强烈的影响;虚线箭头表 示较弱的影响。
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绪论-SYSWELD理论基础
计算方法
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Sysweld工作流程 -网格的建立
Sysweld前处理软件可以快速便捷的生成焊接求解中需要 用到的各种类型网格。 提供了和其他软件之间的丰富数据接口,可以导入Proe、 UG、Catia、Solidworks、autocad等软件中生成的模型文 件进行网格处理。对Hypermesh、Ansys等软件中生成的网 格也可以导入进行再处理。 可以方便的进行换热、材料属性赋予、焊接线等计算中需 要用的网格组的划分。 通过SYSWELD的前处理网格软件,可以用用户 节省大量宝贵的时间。

(待分)焊接模拟专业软件SYSWELD中文终极教程

(待分)焊接模拟专业软件SYSWELD中文终极教程
网格
网格划分是有限元必需的步骤。
的网格划分工具采用。版本使用的是
–界面见下图
对于形状简单的零件,可以在里面直接建立模型,进行网格划分,对于复杂的图形,需要先在画图软件中画出零件的维几何图形,然后导入软件进行网格划分。
的菜单命令中的,,,是用来创建几何体的命令,接下来的是用来创建维,维,维网格的命令。
2.生成面
使用菜单里面的()命令生成面,默认选项,
鼠标按顺序单击节点,单击两个节点后,在主窗口内单击
鼠标中键确认,这时会显示如右图所示,继续点击下面两个点,
单击鼠标中键确认,出现如下图所示。
再单击鼠标中键,生成面。通过工具栏上的工具按钮 改变显示方式,我们可以看到生成的几何面
用同样的方法依次把所有的面生成,最后如图
对于一个简单的焊接零件,网格创建的步骤为:
建立节点
生成面
网格生成
a)生成用于生成网格
b)拉伸用于定义材料赋值及焊接计算
c)提取表面网格用于定义表面和空气热交换
d)生成焊接线,参考线用于描述热源轨迹
添加网格组
e)开始点,结束点,开始单元用于描述热源轨迹
f) 装夹点用于定义焊接过程中的装夹条件
下面以型焊缝网格划分为例,
在窗口中选择选项卡,在里面上选择方式生成网格,单击鼠标中键生成网格预览如图,
在选项卡下内容输入
一个还没占用的号,例如,
单击鼠标中键生成维网格。
关闭窗口。
一下网格
b)拉伸
使用菜单里面的()选项生成维网格
在弹出窗口中选择选项,然后选择拉伸轴为轴,拉伸长度,
左键框选主窗口中的所有网格,单击鼠标中键,弹出如下窗口,在.:输入(表示在拉伸方向生成个网格)
加载材料库

浅谈SYSWELD在焊接中的应用

浅谈SYSWELD在焊接中的应用

浅谈SYSWELD在焊接中的应用摘要:SYSWELD是由法国法码通公司和ESI公司共同开发的一款大型的有限元应用软件。

随着应用的发展,SYSWELD系统逐渐扩大了其应用范围,并迅速被汽车工业、航空航天、国防和重型工业所采用。

本文简单介绍了大型有限元软件SYSWELD在焊接中的应用。

关键词:焊接 SYSWELD 有限元应用1 引言焊接是被焊工件的材质(同种或异种),通过加热或加压或两者并用,并且用或不用填充材料,使工件的材质达到原子间的结合而形成永久性连接的工艺过程。

焊接是一个复杂的物理-化学过程,描述焊接过程的变量数目繁多,凭积累工艺实验数据了解和控制焊接过程,既不切实际又成本昂贵和费时费力。

随着计算机技术的发展,计算机模拟方法为焊接科学技术的发展创造了有利条件。

焊接热过程贯穿整个焊接过程的始终,可以说一切焊接物理化学过程都是在热过程中发生和发展的。

焊接热过程是局部的,加热极不均匀,具有瞬时性,复杂性和不稳定性等特点。

焊接温度场决定了焊接应力场和应变场,它还与冶金,结晶,相变有着不可分割的联系,使之成为影响焊接质量和生产率的主要因素之一。

焊接热过程的准确计算和测量是进行焊接冶金分析,焊接应力应变分析和对焊接过程进行控制的前提。

SYSWELD的开发最初源于核工业领域的焊接工艺模拟,当时核工业需要揭示焊接工艺中的复杂物理现象,以便提前预测裂纹等重大危险。

随着应用的发展,SYSWELD 逐渐扩大了其应用范围,并迅速被汽车工业、航空航天、国防和重型工业所采用。

2 SYSWELD简介SYSWELD完全实现了机械、热传导和金属冶金的耦合计算,允许考虑晶相转变及同一时间晶相转变潜热和晶相组织对温度的影响。

在具体计算中,分两步进行,首先实现温度和晶相组织的计算,然后进行机械力的计算。

在机械的力计算中,已经充分考虑了第一步计算的结果,如残余应力和应变的影响。

SYSWELD的电磁模型允许模拟点焊和感应加热,并可实现能量损失和热源加载的计算模拟。

航天三院31所SYSWELD焊接技术论证报告-2013-6-5

航天三院31所SYSWELD焊接技术论证报告-2013-6-5

航天三院31所SYSWELD焊接技术论证报告-2013-6-5 SYSWELD焊接软件技术论证报告目录1 前言 ...............................................2 2 焊接仿真的作用 ......................................3 3 焊接仿真软件的调研与考核 ............................4 4 软件开发商法国ESI集团简介 .......................... 4 5 SYSWELD软件特点 (6)5.1 ESI集团焊接仿真解决方案软件简介 (6)5.2 SYSWELD 产品技术性能 (11)5.3 ESI集团焊接仿真解决方案的作用 ................ 14 6 SYSWELD软件技术验证.. (18)6.1模拟方法的选择 (19)6.2材料创建 (20)6.3网格划分 (20)6.4热源校核 (21)6.5整体变形计算 (21)6.6圆角变化优化 (22)6.7装夹条件优化 (24)6.8焊接顺序优化 (25)6.9结构优化 .................................... 27 7 SYSWELD软件应用情况................................ 27 8 SYSWELD软件硬件及系统要求 .......................... 36 9 SYSWELD软件模块配置及价格 (36)SYSWELD焊接软件技术论证报告1 前言长期以来,对于焊接工艺的改进主要依靠经验和试验,一直缺乏一套专业的、有效的方法和手段。

模拟是控制设计、制造过程并预测产品早期服役可能出现问题的最好解决方法。

当前,有限元理论已十分成熟,相应的模拟商业软件也逐步趋于成熟,并在各行各业逐步发挥其巨大的作用。

现代制造工艺越来越复杂,性能、精度要求也越来越高,依赖试验的设计手段设计费用越来越高,周期越来越长,也越来越不容易保证可靠性。

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Study presentation Methodology Results Conclusion
2
Study presentation
Study presentation
Deformable rear crossmember
New Citroën C3 Deformable rear suspension crossmember Assembly of 20 parts by GMAW welding 84 welding joints (total length 5 m)
Total solving time is +/- 4 days with new DMP solver (4x2 procs)
Results are consistent with observations (distortions, residual stresses)
Future developments : improvement of meshing (finer mesh on beads), taking into account of the real distance between components…
380 MPa
Max. Principal stress
12
Results
Mechanical results
Distortion analysis after welding and clamping removal
Norm of displacement (deformed shape x 10)
Martensitic phase after welding Example of thermal cycle (bead 2092)
1039 s
1042 s
1044 s
1046 s 11
Results
Mechanical results
Residual stresses (on parts)
Von Mises
Step 2
Step 3, 4, 5
9
Results
Results
Thermal and Metallurgical results
The total analysis time is 4000 s (1600 s for welding stage). The time step is about 0.2 s during each welding step.
PSA Tool
Material Data (JMatPro) SYSWELD Model with solid mesh (*.dat, *.asc)
7
Methodology
Crossmember Model
Meshing with Visual Mesh + internal tools to create weld lines (3D solid + 1D/2D for weld lines and thermal convection) 200 000 finites elements and 145 000 nodes Trajectory Weld lines Reference Deposited material
Real bead
Modeled bead
15
Initially, all components are fully separated. The assembly is done progressively by the beads.
Final assembly Arms assembly Crossmember assembly
Step 1
8
Methodology
Crossmember Model
Welding sequence and clamping conditions are as close as possible to reality
Clamping conditions (fully clamped nodes)
Welding process inclu properties are essentially provided by JMatPro Software
This solution was validated in PSA in 2009 on Welding and Heat treatment steels
The complete model is written automatically by specific PSA tool Shell mesh (design mesh) Process data
Welding simulation applied to rear crossmember of automotive vehicle P. Bristiel, PSA Peugeot-Citroën
La Garenne-Colombes Technical Centre 19/05/2010
Summary
Wheel Damper Coil spring GMAW Welding Weld joints Clamping
Crossmember
4
Study presentation
Simulation objectives
• Decrease development delay and cost : Simulation allow to find quickly the best welding sequence Solution : numerical simulation of distortions with PAM Assembly (Simplified localglobal method) or SYSWELD (global transient method) • Increase quality : Residual stresses and material properties after welding can be taken into account during design phase Solution : numerical simulation of residual stresses with SYSWELD (global transient method) To conciliate both objectives, we choose to perform global transient simulations with SYSWELD. A specific methodology was developed to obtain good results with better delay on our industrial parts.
5
Methodology
Methodology
General
Input data : shell mesh of the assembled parts + process data
The original shell mesh, used for the mechanical strength computation, is provided by the design team The process data includes welding sequence, electrical parameters, clamping conditions…
L1
L2
L1 and L2 length evolution during welding process
13
Conclusion
Conclusion
PSA applies welding simulation on complex industrial cases
Specific methodology and automatic procedures were developed to build our numerical model more efficiently and quickly
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