在重工行業(yè)中，焊接是整個生產中非常關鍵的一環(huán)，重工行業(yè)中涉及到的焊接不僅種類多钢坦、焊縫多、焊接結構復雜啥酱，且大部分焊縫均為多層多道焊爹凹，這就導致了在整個焊接過程中，零件的焊接變形難以控制镶殷。因此長期以來禾酱，對于焊接工藝的改進和優(yōu)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(yè)的有效的方法和手段批钠。隨著計算機技術的發(fā)展和有限元理論的逐漸成熟宇植，焊接模擬仿真技術已經開始成為在焊接工藝優(yōu)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年代了岸，距離現(xiàn)在已經有40-50年的發(fā)展歷史了颗屏，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奈揩。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卑托、物理和冶金過程中的性能變化過程和結果效蝎，從而獲得整個焊接過程中的金相組織變化、溫度場势粱、應力場腰燕、變形場、硬度等信息食土，工藝人員可以通過這些結果信息衔帚，對焊接工藝參數(shù)和工藝方案進行優(yōu)化，提高焊接質量医熊，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浴魏。

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蚯唱，作為在國內外先進的焊接工藝仿真軟件文宜，已經幫助眾多重工行業(yè)客戶解決焊接裝配中的焊接變形、焊接開裂等問題哗蜈。國內重工行業(yè)中使用Simufact Welding焊接工藝仿真解決方案的有徐工前标、三一重工、中聯(lián)重科距潘、同力重工炼列、柳工、安徽合力叉車绽昼、湖南星邦重工等知名企業(yè)唯鸭。

Simufact Welding焊接工藝仿真解決方案主要幫助用戶解決焊接變形過大、焊接殘余應力（焊后開裂風險分析）硅确、焊后熱處理等情況目溉，可以幫助用戶從焊接工藝參數(shù)優(yōu)化、焊接順序優(yōu)化菱农、焊接方向優(yōu)化缭付、焊接工裝優(yōu)化、焊后熱處理工藝優(yōu)化等各角度進行快速的工藝參數(shù)優(yōu)化循未，為工藝設計人員提供專業(yè)的指導陷猫。通過對比不同工藝方案下的零件變形和殘余應力等，幫助用戶制定合理的焊接工藝方案岩哥，減少試驗成本在轮，從而保證產品質量，縮短生產周期，節(jié)約生產成本铣碴。

重工行業(yè)結構件較大魂拢、多層多道焊、焊縫較長箱仰、壁厚較厚等特點镜踪，不太適合使用殼單元，針對此特點Simufact Welding具有專業(yè)的實體-殼網格屁膝，在求解過程中考慮壁厚的溫度眶约、內應力、外載荷等的作用穷歹，焊縫附近網格節(jié)點無需匹配嚼龄，焊接過程中可以自動細化粗化，多種快速算法加速求解效率锰扶。既能保證求解的精度献酗，又能保證求解效率。

 — 求解精度 —    

Simufact Welding

如下圖所示的鋼結構焊接仿真結果對比坷牛，仿真最大值為4.75mm，實際掃描的最大值為4.68mm很澄，最大值僅相差0.07mm京闰。而且仿真預測翹曲變形的區(qū)域，實際焊接時翹曲變形位置相對應甩苛，Simufact Welding 變形趨勢和變形量上均與實際對應蹂楣。

（左-仿真結果，右-實際掃描結果）

Simufact Welding仿真結果與實際對比（視圖放大15倍）

— 求解效率 —    

Simufact Welding

Simufact Welding 除了DDM/SMP并行加速求解算法之外讯蒲，還有一些快速算法痊土，只需進程樹中復制模型，切換求解算法墨林，無需重新建模赁酝，主要的快速算法包括解耦、熱循環(huán)曲線法（TC）旭等、高級熱循環(huán)曲線法（ATC）酌呆、單發(fā)計算、收縮法（固有應變法）明疮，各方法的計算效率對比如下：

表1：不同算法間的對比(測試模型47萬網格忱脆，焊縫6m)

表2：熱循環(huán)曲線法（TC）和高級熱循環(huán)曲線法（ATC）的對比

（測試模型38.9萬網格，9765mmX1529mmX2069mm儡矫，焊縫長度3.5m）其中：8DDM代表8核并行計算圈蔬；TC-熱循環(huán)曲線法；ATC-300-高級熱循環(huán)曲線法，系數(shù)300

從上表中可以看出杆谓，Simufact Welding 的快速算法可以提高幾十上百倍的求解效率麻镶，用戶可以根據(jù)不同的需求，選擇不同的求解算法匿胎。

02    行業(yè)案例展示-某機車底盤

— 模型簡介 —    

Simufact Welding      

某機車底盤結構由上板端葵、下板、加強筋公垒、支撐新框、樞軸等共計25個結構件通過焊接工藝裝配組成。焊接過程分為兩個工步進行焊接队魏，焊接完第一個工步后將第一個工步的結果繼承到第二個工步上進行后續(xù)模擬分析公般；在Simufact Welding中可以直接從結果復制，將前序工位計算的結果傳遞到后續(xù)焊裝工位胡桨，方便多個組裝焊接工位官帘。

該模型采用Intel Dual XEON E2-2620v2 @2.5GHz 32GB RAM NVidia QUADRO K4000的計算機上采用熱循環(huán)法計算，工位一計算時間約6小時昧谊，工位二計算時間約10小時刽虹；總裝的模型網格達到約93萬（組件采用四面體網格、焊縫采用六面體網格呢诬，未激活網格自動細化）涌哲。

— 仿真結果 —    

Simufact Welding

從變形云圖中可以看出，零件在工步一中尚镰，最大變形為1.51mm阀圾，發(fā)生在零件的兩側立板；零件在工步二中狗唉，零件焊接完成后初烘，零件最大變形為6.34mm，零件發(fā)生了一定的扭曲變形音哟，零件在兩側安裝座的最大翹曲變形為5.5mm貌授。

通過Simufact Welding軟件的仿真，可以快速的分析出零件在各焊接工藝中的變形蝠兽，預先找到零件可能出現(xiàn)的焊接問題衡孽，可以快速的幫助工藝人員制定相關的工藝優(yōu)化方案。

另外警综，對于結構對稱谨寂、工藝對稱的焊裝仿真，在Simufact Welding中可以使用對稱模型呵寂，可以大大降低網格數(shù)量脆携，更快速的評估焊接變形淫沧、殘余應力等缺陷。

（翰t核？怂箍倒I(yè)軟件）

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