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在Simufact.welding 中整个焊接过程仿真按下述步骤进行： 1) 生成新的焊接仿真分析项目 2) 导入模型 3) 设置边界条件 4) 设置焊接路径 5) 定义焊接热源 6) 设置焊接材料 7) 求解器设置 8) 提交计算 9) 结果后处理 具体分析过程如下： 1) 生成新的分析项目 a) 点击桌面 simufact.welding 2.5.1快捷方式 启动 simufact.welding软件，或者 Windows 开始菜单中点击 simufact.welding 2.5.1。 启动之后整个 simufact.welding界面如下： 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11 号楼 3 层(100070) 网址： http/ 1 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11 号楼 3 层(100070) 网址： http/ 2 b) 选择并按下 extrassettings 菜单。 c) 弹出 settings 对话框，选择 units/unit system。 Simufact.Welding焊接仿真软件提供五种单位制形式： International system of units (SI system) SI-mm unit system Imperial unit system英制单位 United States Customary System美制单位 User-defined unit system 选择 user-defined unit system，自行设置单位。 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11 号楼 3 层(100070) 网址： http/ 3 比较重要的单位：时间（s） 、温度（） 、长度（ mm）和压强（MPa） ，设置好之后点击 apply。 d) 点击 directories设置存储路径。 点击按钮 弹出对话框，设置存储路径，也可进行其它路径的设置，点击 apply，点击 OK， 关闭 settings 窗口。 e) 点击菜单栏 projectnew新建分析项目。 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11 号楼 3 层(100070) 网址： http/ 4 输入项目名称。此名称不能超过 20个字符，且字符范围为： “A-Z” ， “a-z” 、 “0-9”和连字符。 点击 OK。 弹出分析项目设置对话框， 可在窗口右端 description中输入此分析项目的相关信息， 其他设置如下： 设置周围环境温度 ambient temperature、重力加速度 gravity、求 解 器 solver 及仿真所需模型部 件 components 数量的设置。 各项代表的含义： Components：焊接板 是否使用对称面 ufact.welding界面如下： Bearings：轴承 Fixings：固定 Clampings：夹紧 Robots：机器人 Use symmetry plane： f) 点击 OK，选择存储位置，整个 sim 2) 导入模型 栏中选中 geometry鼠标右键 import a) 在目录 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11 号楼 3 层(100070) 网址： http/ 5 弹出对话框，选择此分析项目所需要的模型文件，此模型文件为 NASTRAN格式的文件。 (NASTRAN格式的文件可以通过 patran、hypermesh、marc、femap 等前处理软件划分完网格 之后生成)。网格的划分要在以上前处理软件中完成。 b) 点击打开，弹出 Geometry import 对话框，设置长度单位，并选中“use for all geometries” 。 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11 号楼 3 层(100070) 网址： http/ 6 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11 号楼 3 层(100070) 网址： http/ 7 点击 OK，目录栏中出现导入的模型文件，点击相应的模型，在下 面的属性窗口 properties会有相关模型的信息，双击模型在右端的图形显示窗口会显示模型。 在图形显示窗口，点击鼠标左键是对模型进行平移，鼠标中键对模型进行放缩，鼠标右键对 模型进行旋转操作。点击按钮 可以查看工件网格情况。 ：此按钮的意思为：show model in current window。处于按下状态时，双击模型时，所 有模型在一个窗口进行显示，如果不按下此按钮，将分别显示模型，每个模型打开一个 窗口。 ：apply view to all open windows。所有打开的窗口采用同一视图进行查看。 c) 采用拖拽的方式建模 将 web 拖拽之 component-1模型树下，拖拽后 component-1的名称相应改变为 web。 同样方法将其他模型拖拽至模型树下 Platecomponent 2 Clampfix1 and 2bearings Fixing1 and 2fixings Clamp1 and 2clamps Filletrobot 整个 simufact.welding窗口如图所示：在模型树中选中模型，在图形显示窗口被选中的模型呈 现黄色高亮显示。 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11 号楼 3 层(100070) 网址： http/ 8 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11 号楼 3 层(100070) 网址： http/ 9 3) 边界条件设置 a) 在模型树下选中 fixing1右键选择 configure。 Bearings 的项不用设置，其他两项 fixings 和 clampings需要设置。而且 fixings 和 clampings 两项设置界面不一样。 b) 弹出 fixing的 settings对话框。设置如下：设置开始激活的时间和失效的时间。 Type of boundary condition - Fixing The type of the boundary condition determines the usage and influence of the boundary condition within an welding analysis. Activation time value The activation time value defines the beginning of the activation of the boundary condition. Deactivation By checking the deactivation check box it is possible to deactivate the boundary condition at a specific time value. Otherwise the boundary condition will be used until the end of the simulation. Clamp的设置如下图所示：除了可以设置开始激活的时间和失效的时间外，还可以设置弹簧。 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 10 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 11 Spring stiffness table When this option is selected a spring stiffness table will be used instead of a single value for the spring stiffness. Spring stiffness value When this option is selected a spring stiffness value will be used instead of the spring stiffness table. Spring stiffness holding force By checking the holding force check box it is possible to activate the holding force for the boundary condition and to enter a specific value. Otherwise no holding force will be used for this boundary condition. 4) 定义焊接路径 a) 右键点击目录栏中的 setsnew node set 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 12 右键重命名为 weldpath 在界面右端出现节点定义对话框 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 13 点击按钮 显示图形节点形式，点击按钮 进行图形局部放大，按住 CTRL键，鼠标左键 选择 fillet模型上左节点。如下图所示： 同理，选择 fillet模型上的右节点。点击 apply。 b) 在目录栏中右键点击 trajectoriesfrom node set 弹出对话框 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 14 点击 OK，弹出 Trajectory settings对话框。 c) 定义焊接路径的另外一种方法：直接导入路径文件。 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 15 右键点击 Trajectoriesnew，弹出 Trajectory settings 对话框。或者直接点击 import 导入焊接 路径。 ，弹出 import data points对话框，选中 Trajectory_mm.csv 文件 点击 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 16 弹出对话框，选择长度单位：mm。如果导入多个文件就选中 use for all files。 点击 OK，弹出导入成功的对话框显示。 d) 将焊接路径拖拽至模型树 robot 下 5）定义焊接热源 a) 鼠标右键点击 Trajectoriesconfigure 弹出对话框，设置焊接热源的移动速度、电流、电压和热源效率。如下图所示： 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 17 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 18 b) 设置热源类型 选择双椭球热源类型。同时会弹出其图片显示： 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 19 设置热源的相关参数：length、rear length、width、depth。 Goldaks double ellipsoid source model The goldaks double ellipsoid source model is mainly used for GMA welding. It is a 3d heat source with an adjustable focusing, front and rear part. Length a f This value defines the front length of a double ellipsoid heat source. The total width of the heat source is calculated by (a f + a r ). Rear length a r This value defines the rear length of a double ellipsoid heat source. The total width of the heat source is calculated by (a f + a r ) Width b 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 20 This value defines the width of a double ellipsoid heat source. The total width of the Depth d defines the depth of a double ellipsoid heat source. fraction of the front heat input of a heat source (f f ). The fraction is automatically calculated as: f r = 2 smaller than the calculated value will lead to a greater fraction at the rear part of the source. 布热源（平面分布热 heat source will be 2 times b. This value Scaling factor heat front This value defines the scaling factor for the double ellipsoid Front: f f =2/(1+(a r / a f ) Rear: f r =2/(1+(a f / a r ) with: f f + Va l u e s greater than the calculated value will lead to a greater heat input fraction at the front part of the source. Values heat input 第二大热源： V olume and area-distribution laser source高斯分 源） 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 21 Volume and area-distributed laser source The volume and area-distributed laser source is used for laser- and electronic beam welding with highly focusing heat source, a middle cylinder with constant heat and an upper surface with Gaussian distribution. Cylinder radius or the constant heat input. t fraction is part of the total heat input and is applied as a constant volume heat t at cylinder, 100% at surface 1.0: 100% heat input at cylinder, no heat input at surface This value defines the radius of the cylinder f Cylinder depth This value defines the depth of the cylinder for the constant heat input. Cylinder heat fraction The cyclinder hea distribution inside of the cylinder. (Range: 0.0 - 1.0) 0.0: No heat inpu (Recommendation: 0.7 - 0.9) -surface The -surface defines the standard deviation of the heat part being applied at the surface. At a distance of from the centre the heat input has dec nearly 0%. Surface depth This value defines the search a reased to appr. 5%, at distance of 2 to rea depth for the heat input at the body surface. 始位置 设置热源起 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 22 在图形显示区域可显示热源的具体信息，其他模型点击按钮 使其透明显示。 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 23 如果觉得热源形状不是很理想，重新回到热源定义窗口修改参数， 在图形窗口可以实时观测热源的形状 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 24 显示热源移动的方向，display of orientation vector 6） 设置焊接材料 a) 鼠标右键点击 materialsimport 弹出材料选择对话框，选择 16MnCr5 将材料从目录栏拖拽至模型树中 web、plate和 robot 下 b) 鼠标右键 robotconfigure 查看 robot settings的相关设置信息。 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 25 设置 welding filler，界面如下： 或者软件自动选择 welding filler。点击按钮 （Automatically assign the welding filler） 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 26 Trajectory(轨道) tr d ekt ri: pause interval (start) This value defines the pause interval at the beginning of the welding process. During this interval there is no energy input. Trajectory lead time interval The lead time interval value defines a timing interval before the trajectory has been welded. During this interval the robot is welding but not moving. Trajectory welding interval The welding interval is an automatically calculated value and reflects the time the robot is welding the trajectory with movement. Trajectory follow up interval The follow up interval value defines a timing interval after the trajectory has been welded. Withing this timing interval the robot is welding without moving. Trajectory pause interval (end) This value defines the pause interval at the ending of the welding process. During this interval there is no energy input. Trajectory intervall sum This value is the sum of all timing intervals and corresponds to the individual trajectory working time. 点击 OK，弹出对话框 点击 YES 7） 求解器设置 a) 右键点击模型树 simufact.formingconfigure 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 27 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 28 弹出对话框，激活 suppress mechanical solution(only thermal solution)和 multiprocessing。 suppress mechanical solution(only thermal solution)：此选项的意思是指进行热计算，不考虑机 械性能的计算。 b) 跟踪粒子设置 跟踪粒子的设置有两种方法：一种方法是通过 GUI 方式选择，二是导入跟踪粒子的.csv文件。 点击打开按钮 ，选择 tracking_points_mm.csv。 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 29 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 30 弹出对话框，点击 OK 点击 OK，弹出导入成功的对话框，同时在窗口中显示跟踪粒子的坐标。 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 31 导入不成功的话，按照下面的方式处理： please take the new *.csv files from our download account. I think the problem is that our German version of the Windows operating system used , as decimal floating point. For all systems in the English language areas it should be . So you also could exchange all , to . in the file and it should work. c) 点击 time，设置输出结果步的时间间隔。 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 32 d) 点击 refinement，设置网格细化水平。对于焊接分析来说，要得到高质量的结果，热 影响区的网格质量是很重要的。按照如下界面进行设置： 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 33 8） 提交计算 点击按钮 ，弹出对话框： 点击 save，软件开始计算 点击按钮 中止计算 点击按钮 立刻中止计算 点击按钮 对分析计算情况实时监测，弹出窗口如下： 通过此窗口我们可以获得此焊接分析运行方面的信息。 点击按钮 （refresh the analysis status）可以手动更新分析进程信息。 也可通过以下方式设置更新的时间间隔。 点击菜单栏 Extrassettings 弹出对话框，点击 Environment，设置 Refresh interval 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 34 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 35 9）结果后处理 a) 双击模型树下 results 或者右键点击 show results 弹出结果显示窗口 点击按钮 查看焊接的这个动画过程 点击按钮 查看焊接每一步的云图显示 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 36 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 37 焊接时间 2s 时的温度云图 可选择其他结果进行显示： No color gradient没有云图 Contact接触 Temperature温度 Peak temperature最高温度 Heat flux热通量 Heat(external)外部热 Temperature rate升温速率 Solid fraction固相分数 Enthalpy焓 Solid_time Fract_filled from case:result 焊接时间 2s 时的最高温度云图显示 双击结果窗口中的云值，如上图所示，弹出对话框 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 38 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 39 选择手动设置温度的上下限，limit 1：1500，点击 apply，查看温度显示云图：高于 1500 的部分均显示白色。 在模型树中右键点击 resultswelding monitorrobot，查看焊接过程中熔池的形状 激活 show in result window，可以在结果显示窗口中显示熔池所处位置。 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 40 对结果进行校正： 1）选中 process 右键点击 copy 模型树如下图所示： 右键点击 process-2rename，重命名为 calibration（校正） 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 41 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 42 2）右键点击 model view显示模型。 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 43 重命名为 calibration。 3）删除原来的 fillet模型 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 44 手动定义模型 filler 的尺寸 点击 robotconfigure 弹出对话框 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 45 点击按钮 （open the welding filler creator） ，弹出对话框，按照下面进行设置： Scaling factor 值表示模型 filler沿径向方向的网格稀疏情况。 点击 preview预览一下 filler的形状： 4）修正热源的形状 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 46 更改热源位置 global coordination 点击 heat source 更改热源形状 5）求解器设置 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 47 右键点击 simufact.formingconfigure 弹出对话框，点击 time，采用固定时间步长进行计算 6）提交计算 在计算的过程中，查看结果 双击模型树下 results 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 48 地址： 北京市丰台区南四环西路 188号总部基地五区 11号楼 3层(100070) 网址： http/ 49 点击按钮 刷新结果
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