Simufact.welding4.0.3中文操作手册.pdf

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1、Simufact welding 4 0 用户操作手册 Simufact welding 4 0 用户操作手册 2015 年 3 月 目 录 目目 录录 第一章第一章 SIMUFACT WELDING 4 0 用户界面用户界面 1 1 1 用户界面 1 1 2 帮助 1 1 3 基本设置 2 1 4 其它设置 4 1 5 导航栏 EXPLORER 与资源栏 CATALOG 中对象及其意义 5 第二章第二章 一个简单的焊接仿真实例一个简单的焊接仿真实例 1 第三章第三章 后处理后处理 1 3 1 计算结果导入 1 3 2 计算结果显示控制 2 3 3 调整颜色图例检查热源热输入 3 3 4 焊接

2、监视器 6 3 5 焊接变形 9 3 6 夹具的影响 11 3 7 残余应力 12 3 8 切面 15 3 9 显示单一组件计算结果 17 第四章 热源模型校核第四章 热源模型校核 1 第五章第五章 SIMUFACT WELDING GUI 基本功能基本功能 1 5 1 边界模型及其力学意义 1 5 2 焊接路径 4 5 3 网格要求 6 5 4 局域自适应网格细化 8 5 5 求解器 10 5 6 计算时间步 11 5 7 跟踪点 13 第六章 第六章 SIMUFACT WELDING 材料定义材料定义 1 第一章 Simufact welding 4 0 用户界面 第一章 Simufact

3、 welding 4 0 用户界面 1 1 用户界面 Simufact welding 4 0 用户界面可以分为以下几个部分 如图 1 1 菜单栏 程序的主菜单 包括模块 文件 窗口 设置以及帮助 工具栏 常用的工具按钮 包括前处理显示 切片显示 线框渲染显示 视图显示等 导航栏 计算进程列表 以树状列表的形式显示了该文件包含的焊接仿真计算进程 资源栏 各项数据 包括模型网格文件 焊接轨迹及参数 材料参数 温度及环境设置以及 节点组五个大类 每个大类下面均可新建 复制和导入进行保存 并将它们应用于 导航栏中目录树下面相应的条目内 进行仿真计算 显示窗 模型三维图形显示窗口 包括前后处理 允许同

4、时打开多个模型视图窗口 并进 行窗口视角的统一及顺序排列 属性栏 显示了当前选中模型 材料或进程的属性 包括节点数目 材料各项参数等 控制栏 控制计算进程的启动 终止 以及查看 dat out log 文件 信息栏 显示仿真计算的进行时间 总时间及计算步数等详细信息 并随着计算的进行能够 实时更新 图 1 1 Simufact welding 用户界面 1 2 帮助 对于用户界面操作的详尽信息 用户可以参考软件的帮助文档 如图 1 2 点击菜单栏中的帮助 Help 可以打开软件的帮助文档 并显示每一部分的详细说明信息 如图 1 3 菜单栏菜单栏 工具栏工具栏 控制栏控制栏 属性栏属性栏 显示显

5、示窗窗 导航栏导航栏 资源栏资源栏 信息栏信息栏 第一章 Simufact welding 4 0 用户界面 图 1 2 Simufact welding 帮助文档 图 1 3 帮助文档中的 Info sheet Heat source 详细说明 除此此外 也可以联系技术支持 support simufact 或 support simufact de 直接沟 通 1 3 基本设置 用户可以根据习惯 自行配置 Simufact welding 使用环境的基本设置 包括界面语言 背景颜色 单位系统等等 如图 1 4 所示 第一章 Simufact welding 4 0 用户界面 图 1 4 S

6、imufact welding 使用环境基本设置 单位设置 单位设置 Units 用户可以选择软件预设的单位系统 比如国际单位制系统或者英制单位系统 图 1 5 Simufact welding 单位设置 另外 通过选择用户自定义单位系统 用户可自行定义合适的单位系统 图 1 6 Simufact welding 自定义单位 第一章 Simufact welding 4 0 用户界面 激活单位选择 激活单位选择 Activate units 对于具有单位的输入值 该功能可以激活其输入框右边的单位选 择下拉框 用户可以根据下拉框选项选择合适的单位 图 1 7 Simufact welding 单

7、位选择 当单位从 m s 变为 mm s 时 软件会根据用户调整后的单位对输入值进行重新计算 在进行单位 调整的同时按住 Ctrl 键可以阻止软件对输入值进行重计算 从而在改变单位的情况下 保留原有的输 入值 工程关联工程关联单位单位 Project related 这是自由单位制的附加功能 通过该功能 软件可以将用户输 入的数值与其所采用的单位一起储存 例如 在总体设置中定义焊接速度单位为 mm s 的同时仍然可 以给定其默认单位为 m min 因为 软件在项目工程中将焊接速度的值与其单位进行了关联存储 1 4 其它设置 工程目录 工程目录 Projects 工程的存储目录及路径 通过菜单栏

8、中 Project Open From Projects 打开 用户可以快速访问打开工程 Project 目录下保存的项目 图 1 8 Simufact welding 打开工程目录 工作目录 工作目录 Directories 第一章 Simufact welding 4 0 用户界面 图 1 9 Simufact welding 工作目录 案例案例目录 目录 Examples 软件自带案例的目录 在默认情况下 该目录为 Simufact 软件演示案例 的存储目录 用户也可以建立自己的案例并将其指定为新案例目录 通过菜单栏中 Project Open From Examples 打开 用户可以

9、快速访问和打开该目录下的分析案例 1 5 导航栏 Explorer 与资源栏 Catalog 中对象及其意义 导航栏中 各对象及意义 对象 意义 进程 Process 以树状列表的形式描述整个焊接计算进程 一个项目可包括多个子进程 求解器 Solver 定义用于计算的求解器 包括 求解器设定 计算时间设定 时间步以 及保存步设定 网格细化设定 跟踪点设定 摩擦系数设定 组件 Component 经网格划分的焊接组件模型 一个进程中可以包含多个组件 这些组件 被看作是可变形的传热体 包含参数定义 初始温度及传热系数 材料属性 几何参数 初始相组成分数 非必须 边界 Boundary 以几何体的形

10、式定义工装约束 包含支撑平台 固定 夹持力及点固定 四种方式 需要进行 2D 或 3D 网格划分 对称 Symmetry 用于对机械和热边界具有对称性的案例进行设置 第一章 Simufact welding 4 0 用户界面 焊枪 Robot 一个计算进程可包含多个焊枪 其中包含作用于该焊枪的所有焊接路径 先后顺序及作用时间 沿着焊接路径 可以自动生成焊缝填充单元 也 可以对应导入的填充单元 焊枪参数的定义包括 焊接路径 初始温度及传热系数 焊接材料属性 焊枪角度及方向 焊缝填充几何模型 非必须 结果 Result 计算结果将在计算中实时产生 实时更新 焊接监视器能够显示每个焊 枪的热源截面情

11、况 另外 在结果中可以显示与跟踪点对应的结果曲线 图 资源栏中 各对象及意义 对象 意义 模型 Geometry 显示从外部导入的组件或边界约束几何模型 网格模型 或由软件自动 生成的边界约束的网格模型 焊枪 Trajectory 定义焊接路径的具体参数 包括 焊接方向 焊接轨迹 焊接速度 焊接能量 焊接能量转换效率 焊接热源模型 材料 Materials 材料参数定义以及材料模型定义 在计算进程中可以使用多个材料 包 括焊接材料 不同的母材材料 温度 Temperature 包括焊接母材或焊料的初始温度 热传导 辐射以及对流换热系数的定 义 对于简单的计算分析 可以采用软件的默认设定 点集

12、Sets 用户根据需要设定一些点集合 用于后续辅助定义焊接路径 Weld path 和追踪点 Track point 第二章 一个简单的焊接仿真实例 第二章 一个简单的焊接仿真实例 在 Simufact welding 中建立焊接仿真计算的基本流程为 1 新建工程 Project New 图 2 1 新建工程 2 输入工程名称 并指定保存的路径 图 2 2 确定工程名及保存路径 3 进行仿真预定义 图 2 3 预定义 如图 2 3 所示 本案例定义了三个焊接部件 Components 三个固定边界条件 Fixings 和一个 第二章 一个简单的焊接仿真实例 焊接机器人 Robots 该预定义窗

13、口也可以通过双击 Process 打开 如图 2 4 图 2 4 导航栏及资源栏 4 进程重命名 快捷方式 F2 在一个工程 Project 内 可以有多个不同的进程 Process 不同进程之间往往是对比关系 所以建议用户通过重命名进程的方式加以区分 如图 2 5 将进程重命名为 Thermal 图 2 5 进程重命名 5 模型导入 右键点击资源栏 Catalog 中的模型 Geometries 单击 import 导入模型文件 图 2 6 导入模型 Simufact welding 允许导入已经划分好网格的文件 例如 bdf 文件 也允许通过自带的网格划分模 第二章 一个简单的焊接仿真实例

14、 块 Simlab 来对 CAD 模型进行网格划分 对于这一点 我们将在第六章中进行详细说明 将划分好 网格的模型导入到 Simufact welding 中进行仿真计算 如图 2 7 图 2 7 导入 bdf 网格文件 可以一次性导入多个文件 Simufact welding 能够自动检测自由节点进行清理 并提示输入的是面 网格或是体网格 导入时 可以进行单位选择 如图 2 8 图 2 8 导入网格的单位设置 也可以在导入之后 右键模型显示模型的节点总数及再次修改导入单位 如图 2 9 图 2 9 模型单位及节点信息 在 Simufact welding 中 组件 Components 所对

15、应的网格以体网格为佳 而边界条件 Boundary 所对应的网格则仅需划分面网格 例如本例导入中 三个固定边界条件 fixing 导入时 如图 2 10 第二章 一个简单的焊接仿真实例 所示 点击 import 直接导入面网格单位 图 2 10 导入面网格网格模型 6 将网格模型应用于对应的组件和边界 通过鼠标 选中模型 直接将其拖拽到左边的组件和固定边界中 如图 2 11 所示 这样即将网格 模型定义在组件和边界条件上 图 2 11 网格模型拖拽 在导航栏中的组件和边界将会根据网格模型的名称进行自动重命名 同时软件在显示窗口会同步 打开三维视图 显示当前应用的网格模型的具体位置情况 重复上述

16、操作 将六个网格模型分别对应到三个组件和三个固定边界中 上图中 红色字体表示 的条目表示该条目中含有未定义的参数 7 定义材料 在资源栏 catalog 中 右键点击材料 Materials 选项 选择 library 如图 2 12 从 Simufact welding 自带的材料库中选择我们所需要的材料文件 在本案例中涉及的材料分别是 S235 及 S355 第二章 一个简单的焊接仿真实例 图 2 12 打开材料库 在打开的材料库界面的搜索框中输入 235 即在右下方的结果栏中显示搜索结果 将结果中的 S235 JMP MPM sw 材料选择 单击 OK 即导入到 Simufact wel

17、ding 中 如图 2 13 同样的操作 将 S355J2G3 MPM sw 材料也导入 关于材料库 我们将在第七章中进行详细说明 图 2 13 材料库选择材料 同样 通过鼠标拖拽的方式 将材料文件赋予给各组件 在这里 我们将 S235 材料赋予 80mm 60mm 的两块板以及焊枪 Robot 而将 S355 材料赋予 100mm 150mm 的平板 如图 2 14 所示 组件的字体变为黑色 说明网格模型及材料均已定义完成 图 2 14 材料赋予模型 第二章 一个简单的焊接仿真实例 8 定义焊接路径 如果没有外部定义的焊接路径的数据 则在 Simufact welding 中需要通过预设定的

18、点集 Sets 来 进行定义 因此 在定义焊接路径之前 需要选择一系列的节点 并将其存储为集合的形式 再将该 集合应用于焊接轨迹 Trajectories 的定义中 右键单击资源栏中的点集 Sets 在弹出的菜单中选择新建集合 New node set 如图 2 15 图 2 15 新建点集 在显示窗口会出现点集建立的窗口 同时 模型的三维视图也会以节点的形式显示出来 如图2 16 图 2 16 选择节点 对模型进行三维视图的变化 移动和旋转 对应的操作如下 旋转 按住鼠标右键移动 缩放 滚动鼠标滚轮 平移 按住鼠标左键移动 将鼠标停留在某个组件的模型上 并点击鼠标右键 在弹出的菜单中可以设定

19、模型的旋转中心 Set rotation point 如图 2 17 所示 第二章 一个简单的焊接仿真实例 图 2 17 设置旋转中心 旋转中心在模型上以一个粉红色的小圆点显示 如图 2 18 图 2 18 旋转中心 旋转中心可以很方便用户使用鼠标进行网格节点的选择 如图 2 17 在右键弹出的菜单中也可以 选择是否在模型视图窗口进行模型的单独显示 Show only plate 80 60 2 mm 如图 2 19 图 2 19 只显示该模型 第二章 一个简单的焊接仿真实例 按住键盘的 Ctrl 键 同时通过鼠标左键单击 即可进行网格节点的选择 Simufact welding 能够 记录节

20、点的选择 并将其按顺序保存为点集 如图 2 20 所示 依次选择 1270 号节点和 1268 号节点 点击应用完成 Apply changes to node set 图 2 20 选择节点建立点集 为了更好地区分不同点集 可以通过右键重命名的方式对新建的点集进行命名 如图 2 21 将其 命名为 Tackweld 1 图 2 21 点集重命名 建立好点集之后 需要将其转换为与实际相对应的焊接路径 右键单击资源栏中的焊接路径 Trajectories 选择新建 New 如图 2 22 图 2 22 新建焊接路径 在新建立的焊接路径中 将点集 Tackweld 1 的数据导入进来 如图 2 2

21、3 所示 第二章 一个简单的焊接仿真实例 图 2 23 应用点集 右键单击坐标数据 用户可以根据实际需要对列表中的节点 进行激活 冻结 删除 新增和反 转节点顺序等功能的选择 如图 2 24 对于规则的直线焊接 如本案例 则只需要定义两个节点就可 以确定 而对于不规则的曲线焊接 其路径的确定就需要更多的节点数据来确定 图 2 24 数据调整 第二章 一个简单的焊接仿真实例 焊接工艺参数的输入 如图 2 25 所示 分别对应速度为 5mm s 电流 80A 电压 20V 热效率为 0 85 图中灰色部分即为自动计算的线能量 图 2 25 焊接工艺参数设置 热源模型 Heat source 的设置

22、中 本案例选择高斯双椭球热源模型 该模型的各项参数对应的 数值如图 2 26 所示 分别为 af 1 5mm ar 1 5mm b 1 5mm d 2 5mm 关于热源模型的参数说 明 我们将在第四章中详细展开 图 2 26 热源模型参数 第二章 一个简单的焊接仿真实例 将新建立的焊接路径重命名为 Tackweld 1 方便用户在后续的应用焊接路径时快速辨认 图 2 27 焊接路径重命名 9 重复定义焊接路径 以上已经定义了一处点焊 接下来继续定义两条线焊 为了更好地定位节点 用户可以将模型视 图以线框显示或隐藏的方式进行选择 如图 2 28 图 2 28 线框模式 首先 新建第一条线焊轨迹所

23、需要的点集 将其命名为 Weldpath 1 如图 2 29 图 2 29 第二个点集 在进行节点选取时 可将 plate 80 40 2 4 平板进行单独显示 这样有助于快速选点 如图 2 30 第二章 一个简单的焊接仿真实例 图 2 30 仅显示该模型 如上文提到 按住 Ctrl 键的同时 单击鼠标左键进行节点选取 依次选择如下两点 节点编号依 次为 2174 1600 如图 2 31 所示 图 2 31 第二组点集 选取完成之后 确定对新建点集节点的更改 单击 apply 再次新建点集 并重命名为 Weldpath 2 并采用上文提到的隐藏其它模型以及设置旋转中心的方式 来对视图进行调整

24、 选择两块竖版接触边 上的 1261 和 1244 两个节点 点击 apply 保存 如图 2 32 所示 图 2 32 第三组点集 第二章 一个简单的焊接仿真实例 三组点集建立完毕 可以分别双击点集进行查看 如图 2 33 所示 图 2 33 点集建立完成 新建第二条焊接路径 并命名为 Weldpath 1 如图 2 34 所示 图 2 34 第二条焊接路径 Weldpath 1 的参数为 节点数据选择点集 Weldpath 1 的数据 焊接速度 15mm s 电流 180A 电 压 20V 热效率 0 85 双椭球热源的 af 1 0mm ar 4 0mm b 1 5mm d 2 5mm

25、单击 OK 确认 同理新建第三条焊接路径 Weldpath 2 其参数为 节点数据选择点集 Weldpath 2 的数据 焊接 速度 15mm s 电流 100A 电压 20V 热效率 0 85 双椭球热源的 af 1 0mm ar 4 0mm b 1 5mm d 2 5mm 单击 OK 确认 10 将焊接路径应用于焊枪 和网格模型及材料的拖拽一样 新建立的三个焊接路径也是通过拖拽的方式应用于焊枪 如图2 35 所示 第二章 一个简单的焊接仿真实例 图 2 35 焊接路径的应用 11 焊枪参数的设定 双击导航栏中的焊枪 Robot 或者右键焊枪 在弹出的菜单中选择参数设定 Configure

26、进 行焊枪参数的设定 如图 2 36 所示 图 2 36 焊枪参数设定 在焊枪作用时间 Times 选项卡下 用户可以看到该焊枪所控制的所有焊接路径 最终的焊接过 程取决于这里的作用时间的设置 用户可以对某个焊接路径选择后 对路径列表下方的参数进行设定 第二章 一个简单的焊接仿真实例 以 Weldpath 1 为例 如图 2 37 所示 图 2 37 焊接路径作用时间 焊前点焊固定后需要设定 1 0s 的短时间停留 以确定在实际情况下 焊枪能够到达第一道线焊的 起点位置 同样的操作 将 Weldpath 2 的焊前停顿时间设置为 1 0s 如图 2 38 图 2 38 焊前停留时间 所有焊接路

27、径的作用时间均在上方窗口列表处实时显示 随着用户的更改而更新 焊接路径的长 度是由软件自动给出 再结合焊接速度计算得出焊枪的总作用时间 例如本案例中 焊枪作用的总时 间为 6 9334s 单击应用后 会有一个关于软件计算时间的信息对话框弹出 软件计算过程的结束时间 包括焊 第二章 一个简单的焊接仿真实例 枪的作用时间及焊后的冷却时间 在求解器中可以进行设定 将会和焊枪的终止时间同步更新 再 次 我们并没有设定焊后冷却时间 因而 软件后续计算 焊枪作用结束之后 的时间为 0 点击确 定 如图 2 39 图 2 39 焊接计算总时间 12 焊枪方向的调整 焊枪的实际运动轨迹的定义要求体现其在垂直于

28、焊接方向上的旋转运动 通常情况下 焊枪的旋 转动作可以通过局部向量或者平行于焊接路径的定向曲线来定义 为了帮助用户快速简便地进行焊接 方向设定 Simufact welding 提供了两种基本的方法 1 一般规则 常用 图 2 40 焊接路径方向设定的一般规则 如上图所示 通过焊接路径上的节点定义焊接路径的方向 有三种定义的方法 全局向量 局部向量 局部节点插值法 对于复杂的曲线路径 用户需要更多的额外节点信息来确定焊接路径 2 特殊规则 在焊枪设定中 可以快速进行焊接路径方向的自定义 该规则能够在激活后作用于其他任何由一 般规则所设定的焊接路径的方向 从而对焊机路径的方向进行自动重新定义 该

29、规则将能够逐一浏览焊接路径周围的几何情况 在不同焊接路径下 其几何情况以及节点位置 可能存在较大的差异 因而 在必要的情况下 焊接路径的方向确定仍然需要用户进行辅助设定 在 默认情况下 该规则能够自动检测焊接坡口夹角的中心线 用户可以额外设定偏离该中心线的角度来 确定焊接路径的方向 在焊接设定对话框中转到焊接路径 Trajectories 定义 在右侧列表中选中所有的焊接路径 从 第二章 一个简单的焊接仿真实例 而保证通过一步操作将下面的设置作用于所有的焊接路径中 图 2 41 焊枪参数设定 焊接路径方向 勾选上投射到表面 Projection on surface 与坐标系 Orientat

30、ion 投射到表面的功能 可以将 焊接路径移动至焊接组件的真实表面位置 这对于自定义热源的位置很重要 能够将小的几何偏差及 新添加的焊接填充单元显示出来 坐标系 在激活之后能够在下拉列表中选择出不同的参照坐标系 13 焊缝填充单元的创建 在网格划分过程中 由于焊缝填充单元需要与焊接组件精确接触 因而网格划分的过程要花费大 量的时间 特别是对于复杂的几何模型或者计算软件对网格的匹配度要求较高的情况下 在焊接填充 单元的创建方面 Simufact welding 提供了简便并且友好的焊缝填充单元自动生成功能 用户只需要输 入一些焊缝的几何参数 例如焊缝计算深度 焊脚高度 余高的凹凸值以及焊缝网格的

31、细化程度 软 件提供的默认设置能够将焊缝填充单元的创建更为简便 并且适用于大多数的常规计算 在焊接 robot 参数设定对话框中 选择焊缝选项 Fillet generation 选择第一条焊接路径 Tackweld 选择创建焊缝填充单元 Generate Fillet 图 2 42 焊枪参数设定 焊缝填充单元的创建 第二章 一个简单的焊接仿真实例 分别对焊缝的焊脚长度 Z1和 Z2进行赋值 为 2 0mm 点击预览 Preview 图 2 43 焊缝填充单元创建预览 在二维显示窗将显示出焊缝填充单元的轮廓 位置及焊接路径法向 需要注意的是 由于先前应 用了投射到表面 Projection o

32、n surface 的功能 焊接路径的方向将会自动更新到新建焊缝填充单元 的表面 用户可以将焊枪参数设置对话框往四周稍加移动 在三维视图窗口中可以直接观察到新创建的焊 缝填充单元结果 下图显示了点焊固定中匹配较好的填充单元 焊接热源模型 红色椭球 热源模 型在表面以下的位置以及其正确的方向 在三维视图窗口中可以检查指定的节点数据是否正确 图 2 44 点焊固定 Tackweld 焊缝填充单元生成结果 下一步生成第一条焊接路径 Weldpath1 的焊缝填充单元 在焊枪参数设定对话框中选中焊接路 径 Weldpath1 同样选择创建焊缝单元 Generate Fillet 选项并且输入焊缝计算厚

33、度 a 值为 2 0mm 另外对焊缝凹凸值 b 输入值 0 3mm 在网格细化质量中选择中级 medium 最后点击预览 Preview 第二章 一个简单的焊接仿真实例 图 2 45 Weldpath1 焊缝填充单元创建预览 在三维视窗中 也可以同步检查焊缝填充单元的生成结果 图 2 46 第一条焊缝 Weldpath1 焊缝填充单元生成结果 现在创建最后一条焊缝的填充单元 在焊枪参数设定对话框中 选中焊接路径 Weldpath2 点击 创建焊缝单元 Generate Fillet 并为焊脚长度 Z1 与 Z2 赋值 网格细化质量选择中级 Medium 点击预览 Preview 在三维视窗中

34、同步检查焊缝填充单元的生成结果 图 2 47 第二条焊缝 Weldpath2 焊缝填充单元生成结果 在焊枪参数设定对话框中点击确定 OK 选项 确认以上操作 并关闭对话框 第二章 一个简单的焊接仿真实例 14 进行热源校核 Simufact welding 软件支持全瞬态的有限单元分析 可以提供多种计算结果 但与此同时带来的是 计算时间的大大增加 所以在 Simufact welding 中 通过只进行热计算的热源校核功能 来快速得到 准确的结果 尤其是对于焊接结构计算中 需要进行热源热输入的校核工作 软件采用数学描述的热源模型 来代替真实的焊接热输入 用户需要区分 在一方面真实的焊接工艺与其

35、熔池形貌的关系 以及另一 方面模拟的热输入和热源数学模型之间的关系 只有这两方面的输入与熔池形貌相匹配后 才能够获 得高质量的计算结果 需要指出的是 热源数学模型以及描述其几何形状的参数与焊缝区域单元尺寸 对要模拟的焊接热输入都有较大的影响 在热力耦合计算之前 最好能够先对焊接热输入进行校核 已获得与实际焊接工艺相匹配的计算 结果 在导航栏中 鼠标右键 Simufact 在弹出的菜单中选择配置 Configure 图 2 48 求解器配置 在弹出的求解器对话框中 选择基本设置 General setting 勾选抑制力计算 Suppress mechanical Solution 图 2 49

36、 求解器配置 只进行热计算 第二章 一个简单的焊接仿真实例 15 激活多 CPU 并行计算提高运行速度 用户激活 Multiprocessing 后 Simufact welding 获得本地计算机的所有 CPU 数 用于进行并行计 算 图 2 50 求解器并行计算设置 特别提示特别提示 在软件中通过其它 设置 环境 Extras Settings Environment 设置 用户可以改变求 解器进程的系统优先级 如果求解器的进程优先级低于正常 below normal 即使激活所有的可用的 CUP 软件也不会获得较多的计算性能优势 16 确定计算总时间 对于热源校核计算的时间步长 可以设置

37、焊后冷却时间 较小的计算总时间 用户可以采用先 前焊枪对话框中的时间 求解器中已采用这一默认设置 用户无需作任何改动 请在求解器设置的对话框中移到时间选项 Times 图 2 51 求解器计算时间步设置 17 确定网格细化等级 焊接过程有限元计算分析需要模型在焊缝区域附近具有细致精确的网格 细化 模型其它区域 第二章 一个简单的焊接仿真实例 可采用较稀疏的网格 通常情况 用户导入的模型网格时均匀划分的 Simufact welding 支持在计算过 程中对焊缝区域网格进行自动细化 通过热源区域 Heat source area 选项 在计算过程中移动热源 附近的区域网格将会根据设置的细化等级进

38、行自动细化 网格细化区域随着热源模型的移动而变化 用户可以通过设定缩放因子 scale factor 来指定网格细化区域的大小 下图左边显示的是未经细化的网格 右边显示的在计算中自动细化的网格 图 2 52 网格细化示意图 焊接组件模型的网格大小可以和焊缝填充的单元大小不一致 但是要获得较高精度的计算结果 焊接组件模型在焊缝区域附近的网格单元尺寸要尽量和焊缝单元尺寸相匹配 用户使用 Simufact 求解 器 非 Weldsim 求解器 时 可以对组件模型 焊缝填充模型 所有模型或部分模型设定不同的网格 细化等级 本例定义的焊缝填充网格质量为中级 而焊接组件模型的网格较稀疏 所以本例只对焊接组

39、件进 行网格细化 在求解器设置对话框转到网格细化 Refinement 激活组件细化等级 Component refinement level 并输入值 2 图 2 53 网格细化等级设置 点击确定 OK 提交所有求解器设定 第二章 一个简单的焊接仿真实例 18 启动与控制计算进程 点击计算控制栏 软件左下角 中的绿色箭头启动计算进程 图 2 54 启动计算进程 软件提示需要保存项目文件 点击保存 Save 确定 这样有利于保证计算模型和结果处于最新 状态 图 2 55 启动计算前保存文件 计算进程启动后 可以通过计算控制栏的不同功能按钮对计算进行实时控制 计算进度计算进度立即终止计算立即终止

40、计算控制文件控制文件 打开计算管理窗口打开计算管理窗口 图 2 56 计算控制栏功能示意图 打开计算管理窗口 这是一个外部窗口 里面包含了计算控制的所有重要功能 从软件分离 Release from environment 按钮可以将计算控制窗口从软件图形界面分离出来 而 不会受软件主界面变化的影响 如最小化 用户可以设定该窗口的大小并将其移动到计算机桌面的 合适位置 置顶 Stay on top 选项用于将计算控制窗口始终保持在软件最前端 点击选中某个计算进程 注意 可能有多个运行中的进程 激活窗口右侧的控制按钮 如停止 进程按钮 第二章 一个简单的焊接仿真实例 图 2 57 计算管理控制窗

41、口 19 进行热力耦合计算 Simufact welding 支持单一热计算以及热力耦合计算 Simufact 求解器求解器 在本例的后续计算中将采用热力耦合同时计算的方法 这是一种最大限度的耦合计算方法 采用 这种方法进行计算时 温度作用将立即反应到模型的应变 进而直接影响力计算的结果 另一方面力 计算结果也会影响到温度计算结果 想象焊接过程中产生间隙的情况 由于接触关系不同 组件间的 热流也是不同的 Weldsim 求解器求解器 在 Weldsim 求解器中选择热力耦合计算 其热力计算也是同步进行的 但是它们的计算时间步是 不同的 Weldsim 求解器可以降低热力耦合计算的耦合度 焊接过

42、程计算中往往通常需要对热计算设 置较小的时间步 而力计算则需要较大的时间步 采用不同的时间步进行耦合计算可以显著减少耦合 计算时间 Weldsim 求解器不像 Simufact 求解器那样支持高度接触计算 所以 Weldsim 求解器能够进 行这样的低度耦合计算 对于建立热力耦合计算模型 用户可以先通过鼠标右键弹出菜单的复制 Copy 按钮简单快速地 复制原热计算进程 图 2 58 计算进程复制 对新复制的进程进行重命名为 Chapter2 mechanical 第二章 一个简单的焊接仿真实例 图 2 59 力计算进程重命名 将原先的热计算转变为热力耦合计算 用户只需作微小的修改 下面求解器的

43、设置进行重新配置 打开求解器设置的对话框 取消勾选抑制力计算 Suppress mechanical solution 图 2 60 热力耦合求解器设置 为获得焊接及冷却过程的变形 需要增加计算时间 在求解器设置对话框中指定时间 Times 设 置 输入结束时间 End time 为 80s 确认 OK 更改 第二章 一个简单的焊接仿真实例 图 2 61 力计算求解器计算时间设置 上述过程中设定了焊接计算冷却时间 在冷却这一缓慢过程中 需要先将固定夹具卸载 任何工 具的作用时间都可以通过用户自定义 在导航栏中点击选中某一条目 fixing 5 mm 后 其在模型视 图中相应会加亮显示 黄色加亮

44、 图 2 62 选中模型加量显示示意图 设置该夹具在焊接路径 1 Weldpath1 结束后卸载 因而设置其卸载时间 Deactivation 为 5 0s 第二章 一个简单的焊接仿真实例 图 2 63 夹具卸载时间设置 Simufact welding 提供了一个时间表 Time table 工具 用于直观的显示计算相关的部件的作用 时间总览 时间表可以通过选中某一计算进程之后在主工具栏按钮 打开时间表 Open time table 点击进入 图 2 64 打开时间表 如下图所示 不同部件的作用时间将以颜色块的形式分类显示 绿色 总计算时间 淡蓝色 求解器计算时间 品红 所有工具作用时间

45、深蓝 焊枪作用时间 为了更细致的观察焊枪的作用时间 通常需要对时间表进行放大显示 因此将右下角的缩放进度 条向右移动来放大显示时间表 第二章 一个简单的焊接仿真实例 图 2 65 时间表缩放设置 将鼠标移到某个颜色条上会弹出一个信息框 显示该颜色条对应的部件的作用时间信息 fixing 5 mm 的作用时间如下图所示 图 2 66 fixing 5 mm 的作用时间 焊枪的作用时间 图 2 67 焊枪的作用时间 第二章 一个简单的焊接仿真实例 焊接路径 2 Weldpath2 的作用时间 图 2 68 焊接路径 2 Weldpath2 的作用时间 部件作用时间检查结束后 点击计算控制栏中的绿色

46、箭头启动计算进程 图 2 69 力计算进程启动 请求保存项目文件的对话框将会再次弹出 点击保存 Save 图 2 70 保存热力耦合计算进程文件 第三章 后处理 第三章 后处理 3 1 计算结果导入 Simufact welding 支持在计算过程中实时导入已计算的结果进行后处理分析 通常情况下 用户可 以单独导入热计算结果 对于力计算 可以一次导入其热力耦合计算结果 在第一个热源校核的例子中 计算结果中包含了温度场与热流的结果 对于第二个热力耦合计算 的例子 其计算结果中将包含力计算结果 包括应力应变与变形以及附加的温度场结果 首先导入热计算结果 点击计算进程树状列表末尾随着进程启动一起生成

47、的结果项 Results 选中后鼠标右击 在弹 出菜单中选择显示结果 Show results 图 3 1 打开计算结果 热计算 计算结果是和时间步相关的 根据求解器设定的计算结果时间步 时间被分割为间隔的时间点 在热计算的例子中 根据默认设置 每隔 0 1s 将对应一个计算结果 打开计算结果后 软件默认的计 算结果时间点是 0s 结果显示窗口下方的控制栏是一个可左右移动的进度条 计算结果的启示温度是 软件的默认室温 20 此前并没有在建模中作出更改 图 3 2 热计算结果 0s 第三章 后处理 随着计算的不断进行 计算结果将根据时间步持续生成 如果产生新的计算结果 如下图所示 在结果显示窗口

48、的右上角的刷新图标将会以蓝色加亮显示 图 3 3 刷新计算结果 3 2 计算结果显示控制 结果显示窗口下方的显示控制栏提供了一些进一步的功能 显示下一步结果 图 3 4 显示下一步结果 跳到最后一步结果 第三章 后处理 图 3 5 跳到最后一步结果 如果想要跳转到某个特定的时间步 可以点击右下角的下拉框 并从中选择想要显示的时间步结 果 例如 在下图显示 1 8s 点焊结束时的计算结果 图 3 6 热计算 1 8s 时的计算结果 3 3 调整颜色图例检查热源热输入 在点焊固定时 确定热源是否达到合适的热输入很重要 如果热输入较低 焊接组件将不会真是 连接 因而也就达不到点焊固定的效果 Simu

49、fact welding 提供了局部自适应接触功能 为检查接触性 最好采用峰值温度进行评估 在软件的工具栏中可以看到计算结果显示类型的下拉框 第三章 后处理 图 3 7 计算结果显示类型选择 峰值温度 在颜色图例区域右击 可以弹出颜色图例设置菜单 图 3 8 颜色图例设置菜单 打开颜色图例设置对话框 选择手动 Manual 设置 图 3 9 颜色图例手动设置 第三章 后处理 输入 20 至 1500 的范围 也就是熔点以下的范围 点击确定 OK 应用更改 图 3 10 颜色图例手动设置 熔点以下 如下图所示 白色部分为已熔化的区域 图 3 11 颜色图例设置结果 熔化区域 同样 可以通过使用焊

50、接监视器颜色图例默认设置对焊缝熔化区域进行 3D 显示 图 3 12 不同角度的点焊熔化区域 下图中的工具栏按钮可以用来显示 隐藏模型的网格 第三章 后处理 图 3 13 显示 隐藏模型网格 3 4 焊接监视器 焊接监视器是一个用于观察焊缝附近区域的二维切面 它以一个微小的时间步紧随焊接路径 并 且该平面的法向始终与焊接路径的方向一致 焊接监视器是和焊枪相关的 其总是显示的计算结束的 焊缝截面结果 如果计算未结束 则显示上一步存在的截面结果 图 3 14 焊接监视器 对于其它焊接路径检查 转移至 3D 结果视图窗口 点击其标题栏激活该结果窗口 第三章 后处理 图 3 15 激活结果显示窗口 当