一．SYSWELD軟件背景介紹

SYSWELD誕生于上世紀70年代，它的開發源于法國發達的核工業領域的需要。在其開發的最初階段，就明確了SYSWELD焊接仿真的使命是為了提高核工業中復雜管道焊接的壽命和安全性，所以一開始SYSWELD就考慮了溫度對相變的影響和金屬相變潛熱對溫度的影響等多物理場的耦合，保證了焊接仿真預測的精度，并為焊接模擬和優化以及提高產品質量性能提供了堅實的理論基礎。

由于SYSWELD自身的優異性能和40多年來不斷的發展完善，其應用領域也在不斷拓寬，現在SYSWELD已經被汽車行業、航空航天、核電及能源、國防和重型工業廣泛采用，是全球焊接、熱處理、焊接裝配模擬方面的專家。

二．Visual Environment 虛擬環境簡介

隨著ESI集團的不斷壯大，其旗下的產品涵蓋了從制造仿真，到虛擬性能預測優化的各個工程仿真領域，為了方便客戶在使用產品時有一套操作統一的軟件平臺，ESI集團推出了Visual Environment（虛擬環境，簡VE）軟件平臺。作為ESI集團的拳頭產品，SYSWELD也作為Visual Weld模塊被整合進這個平臺當中。在VE這個統一的大家庭中，焊接行業的模塊除了虛擬焊接，還包括了熱處理 (Visual Heat Treatment) 以及虛擬裝配（Visual Assembly）模塊，原來廣受歡迎的Weld Planner也作為Visual Assembly的一部分加入了Visual Environment中。

三．焊接仿真解決方案簡介

SYSWELD的焊接解決方案包括兩個不同的模塊 (Visual Weld & Visual Assembly) ，分別對應客戶在項目開發的不同階段和不同規模的仿真需求。

Visual Weld 特點介紹：

Visual Weld（SYSWELD）使用瞬態法，即熱彈塑性有限元法可以模擬整個焊接過程中的動態應力和變形, 可得到結構的焊接變形, 可以分析焊接殘余應力, 同時還可以充分的地考慮各種工藝參數的影響。Visual Weld的幾大技術優勢：

1.仿真結果的準確性

Visual Weld的仿真過程包含了多物理場的耦合（*1），正確的材料屬性以及有限元計算準則（*2），使其能夠對焊縫質量進行全的分析，包括溫度場，金屬材料晶相變化（Phase Transformation），變形，殘余應力，塑性應變，硬度等進行模擬分析。

在模擬過程中考慮實際焊接過程中的材料，零件狀態，焊接工藝參數，環境溫度，散熱條件，以及裝卡條件，為制訂工藝提供參考依據。

*1：多物理場耦合，如Fig3所示，包括了電磁場和溫度場的耦合，溫度場和冶金（潛熱&相變）的耦合，溫度場和機械分析（應力，變形）的耦合，溫度場和化學擴散/偏析的耦合。

*2：正確的材料屬性和計算準則，包括相變引起的塑性變形，恢復硬化，塑性/粘塑性本構關系，混合各向同性，運動非線性法則，材料的變溫機械性能，鋁材的沉積硬化等準則。

2.解決方案的完整性

Visual Weld集成在Visual Environment環境中，有友好的交互式界面，支持數據切換，同時包含了從材料管理（Material Database），網格模型建立 (Visual Mesh) ，焊接仿真前處理 (Visual Weld/ Visual Assembly) ，求解計算到最終結果分析 (Visual Viewer) 所需要的全部模塊，使用戶在一個統一的環境中高效率的進行項目開發。

?，殘余應力，塑性應變，硬度等進行模擬分析。

3.易用性

在Visual Weld中，包含多種形式的焊縫自動生成，大大減少了網格模型的準備時間。

?和化學擴散/偏析的耦合。

*2：正確的材料屬性和計算準則，包括相變引起的塑性變形，恢復硬化，塑性/粘塑性本構關系，混合各向同性，運動非線性法則，材料的變溫機械性能，鋁材的沉積硬化等準則。

2.解決方案的完整性

Visual Weld集成在Visual Environment環境中，有友好的交互式界面，支持數據切換，同時包含了從材料管理（Material Database），網格模型建立 (Visual Mesh) ，焊接仿真前處理 (Visual Weld/ Visual Assembly) ，求解計算到最終結果分析 (Visual Viewer) 所需要的全部模塊，使用戶在一個統一的環境中高效率的進行項目開發。

?，殘余應力，塑性應變，硬度等進行模擬分析。

3.易用性

在Visual Weld中，包含多種形式的焊縫自動生成，大大減少了網格模型的準備時間。

?和化學擴散/偏析的耦合。

*2：正確的材料屬性和計算準則，包括相變引起的塑性變形，恢復硬化，塑性/粘塑性本構關系，混合各向同性，運動非線性法則，材料的變溫機械性能，鋁材的沉積硬化等準則。

2.解決方案的完整性

Visual Weld集成在Visual Environment環境中，有友好的交互式界面，支持數據切換，同時包含了從材料管理（Material Database），網格模型建立 (Visual Mesh) ，焊接仿真前處理 (Visual Weld/ Visual Assembly) ，求解計算到最終結果分析 (Visual Viewer) 所需要的全部模塊，使用戶在一個統一的環境中高效率的進行項目開發。

?，殘余應力，塑性應變，硬度等進行模擬分析。

3.易用性

在Visual Weld中，包含多種形式的焊縫自動生成，大大減少了網格模型的準備時間。

?和化學擴散/偏析的耦合。

*2：正確的材料屬性和計算準則，包括相變引起的塑性變形，恢復硬化，塑性/粘塑性本構關系，混合各向同性，運動非線性法則，材料的變溫機械性能，鋁材的沉積硬化等準則。

2.解決方案的完整性

Visual Weld集成在Visual Environment環境中，有友好的交互式界面，支持數據切換，同時包含了從材料管理（Material Database），網格模型建立 (Visual Mesh) ，焊接仿真前處理 (Visual Weld/ Visual Assembly) ，求解計算到最終結果分析 (Visual Viewer) 所需要的全部模塊，使用戶在一個統一的環境中高效率的進行項目開發。

?，殘余應力，塑性應變，硬度等進行模擬分析。

3.易用性

在Visual Weld中，包含多種形式的焊縫自動生成，大大減少了網格模型的準備時間。

使用焊接向導（Welding Advisor），按照步驟引導焊接仿真的設置，對于工程師來說是快速易用的焊接模擬仿真工具。

4.高性能計算

Visual Weld的求解器可以使用兩種并行計算方式，包括SMP(共享內存并行計算)和DMP（內存分布式并行計算）方式。使得計算效率大大提升，減少了計算時間成本

Visual Assembly 特點介紹：

Visual Assembly (Weld Planner) 使用熱收縮法--考慮整個焊接過程中焊縫溫度對焊接構件的影響，通過先提取出熱循環曲線，然后再按照一定的施加順序和要求將提取出來的熱循環曲線依次施加到整個焊縫中。

1.計算的快速性

由于它考慮的是焊縫的熱收縮，計算量相對于熱彈塑性法要小一些。該方法適用于一些中型焊接構件的焊接變形和應力分析，同樣可以適用于對具有幾十道甚至上百道焊縫接頭的焊接分析，在擁有較好計算資源的情況下可以用來計算大焊接構件，適合分析整體大模型的焊接變形預測。可以在更短的時間內的到仿真結果，為工藝部門制定焊接順序等工藝提供更迅速的指導方案。

2.通過計算實現變形控制的多種手段：

a.反變形法

通過完整的焊接裝配過程仿真，從預定位（prepositioning），夾持夾緊（holding），到焊接裝配（Joining），分析各個環節中可能對焊接結果造成影響的因素。調整夾具位置，數量，通過仿真對零件施加預變性，快速模擬多種預變形方案，從而控制最終的焊接變形。

b.變形補償法

通過輸入初始名義幾何，在Visual Assembly模塊中進行多次自動迭代計算，使得最終變形后的幾何與初始幾何完全重合，同時輸出基于補償的初始幾何。該功能主要用于產品開發初期，對鈑金成型的零件進行設計補償。