一个久经焊场法国博士学习SYSWELD焊接仿真故事

本文摘要（由AI生成）：

文章主要介绍了SYSWELD软件在焊接仿真领域的优势，以及如何通过命令操作进行高效、精确的仿真。SYSWELD软件几乎涵盖了所有焊接过程中可能涉及的问题模型，包括材料模型、硬化模型、焊接过程的损伤模型等。由于特殊原因，关于SYSWELD的教程网上非常少，因此作者通过与SYSWELD软件开发者的交流，掌握了通过命令操作进行仿真的方法，并分享了自己的经验。作者在仿真秀平台上开设了关于SYSWELD的焊接仿真学习从入门到高级系列课程，旨在帮助大家更快、更专业地使用这个软件，少走弯路。

作为接触焊接仿真五年、使用软件从ansys到abaqus再到sysweld，我也算是一个久经焊接场的老兵，想作为过来人分享一下自己的经验，也算是为正在学习仿真模拟的朋友们提供一个参考依据。

Ansys 和abaqus 可以说是数值仿真方向使用最广泛的软件。其中ansys对与多物理场耦合强大处理能力是不容置疑的，而abaqus在处理非线性问题时应用也非常广泛，这些软件由于参考资料和学习教程获取相对容易，软件开放性广等因素，用户群体庞大。但软件的广泛性可能会使其不能兼顾所有特性，举个例子，要研究温度对金属相变影响的时候，ansys和abaqus未必是最好的选择，在这种情况下，sysweld可以说是不错的选择。

相比于ansys和abaqus，SYSWELD在焊接领域有着自己独一无二的优势。这个软件诞生于上世纪70年代，它的开发源于法国非常发达的核工业领域的高度需求, 后来又发展到汽车和航空领域等。在其开发的最初阶段，就明确了SYSWELD焊接仿真的使命是为了提高核工业中复杂管道焊接的寿命和安全性。所以最初SYSWELD就考虑了温度对相变的影响和金属相变潜热对温度的影响等多物理场的耦合，保证了焊接仿真预测的精度，并为焊接模拟和优化以及提高产品质量性能提供了坚实的理论基础。由于该软件的影响力，其公司esi group享誉盛名，合作伙伴遍布世界各地，如中国中车、西门子、雷诺、赛峰、中航工业、三星、福特汽车等等。

在其开发的最初阶段，就明确了SYSWELD焊接仿真的使命是为了提高核工业中复杂管道焊接的寿命和安全性。所以最初SYSWELD就考虑了温度对相变的影响和金属相变潜热对温度的影响等多物理场的耦合，保证了焊接仿真预测的精度，并为焊接模拟和优化以及提高产品质量性能提供了坚实的理论基础。由于该软件的影响力，其公司esi group享誉盛名，合作伙伴遍布世界各地，如中国中车、西门子、雷诺、赛峰、中航工业、三星、福特汽车等等。

除此以外，SYSWELD还几乎涵括现有的各种材料模型，材料属性elastic，plastic,elasto-plastic，thermo-elastic, thermo-plastic, thermo-visco-elastoplastic, Johnson-cook等各种材料模型，还有材料不同的硬化模型！但是该软件最为强大之处还是金属相变，熵变，以及焊接过程的晶粒成长了与热学的多物理场耦合，保证了焊接仿真预测的精度，并为焊接模拟和优化以及提高产品质量性能提供了坚实的理论基础，同时还有焊接过程的损伤模型等等。

SYSWELD包含了焊接过程所有可能涉及问题的模型，而我们需要做的就只是了解这些模型以及他们的使用方法，无疑大大方便了模型使用。

然而，如此高效、精确的软件，学习起来却太困难啦！由于特殊原因，关于SYSWELD的教程网上真的是寥寥无几，唯一找到的一点点资料更新也是很停留在三四年前。我第一次接触这个软件，也是一脸懵逼，上手起来简直难入上青天。我相信很多对SYSWELD感兴趣的朋友，我们都有同样的困惑，最后退而求其次选择了其他资源更多的仿真软件。

就算磕磕绊绊地用上了SYSWELD，网上费劲找到一点点的老教程，基本都是通过界面点击进行操作，真的非常的费时费力！！而且经常发现到最后自己除了简单地记住界面点击顺序以外完全不理解每一步操作的意义，只能是依葫芦画瓢却不得要领，若想要再修改参数等等可以说是相当繁琐复杂！

在如此复杂的情况，我以为我的SYSWELD之路也要就这样终结了。。。直到后来非常有幸在法国接触到了SYSWELD软件开发者，谜团才得以解开。原来。。。

高手从来都不用界面进行操作在SYSWELD做仿真！！！！

因为界面操作只能解决一般的问题， 操作起来极其麻烦和复杂。面对复杂问题，SYSWELD可以看作是一个求解器，并不需要各种在界面定义各种条件，因此所有的界面操作都可以转化为高效简洁的命令操作！！举个简单的例子，例如定义材料的属性，通过界面的操作步骤是这样的，如下图

而通过计算文件中的命令操作只需下面简单的两行就能解决上图中繁琐的步骤！！！！！

                                图2 通过界面操作定义材料属性

而通过计算文件中的命令操作只需下面简单的两行就能解决上图中繁琐的步骤！！！！！

MATERIAL PROPERTIES 
 ELEMENT GROUP $C1_3D$/ KX=KY=KZ=60 C=500 RHO=7900 E=2.13*11

与此同时大家还可以直接定义和修改自己想用的材料属性。这波神操作简直太快捷高效了！虽然现在随着visual environment的发展，visual weld界面做的更加友好，但这种友好的界面却导致很多潜在的功能并不能在visual weld中进行调用，而通过命令操做却可以跨领域和方向调用。

假设一个模块不是焊接所需常用模块，visual weld中是不含有这个模块，但当你需要调用这个模块，如果不会使用命令操作，那通过界面就是不可能完成的任务。正是因为计算文件操作，才有望攻克处理复杂问题的难关，同时提升专业性和大大扩充软件处理不同问题的能力。

来我在ESI group工作以及博士学习期间一直使用这种命令操作的方式，并由此慢慢的发现SYSWELD软件的专业和强大。为了更好地展示SYSWELD计算文件命令操作的优势，我又重新做了T-welding的例子。发现命令操作竟然可以使仿真如此的简单！

首先需要用visual mesh进行创建网格，再根据自己的都需要进行分组，然后用已有的计算文件模板进行修改，最后用SYSWELD加载计算文件，之后查看结果就好，整个过程只需要20分钟，并且条理清晰易懂，修改起来非常方便，这里给大家一个截图再次感受一下。

SEARCH DATA 1 ASCII 

DEFINITION  

 THERMAL SIMULATION  

OPTION THERMAL SPATIAL

RESTART GEOMETRY 

MATERIAL PROPERTIES   

 ELEMENT GROUP $M3D$/ KX=KY=KZ=60 C=500 RHO=7900 E=2.13*11

CONSTRAINTS 

 ELEMENT GROUPS $AIR$ / KT=1  VARIABLE -1000  

LOAD 

1 welding /  

 ELEMENT GROUP $AIR$ / TT 30  

 ELEMENT GROUP $WELD3D$ / QR 5*6 VARIABLE -10001

由于是命令操作，就可以根据需求快速修改参数等等，非常的清楚明了。

总结一下，命令操作的仿真的流程就是：制作网格 -- 编写计算文件 -- SYSWELD加载计算文件 -- 使用visual viewer或sysweld查看结果。快捷简单高效，上手容易。

                                                    图5 命令操作的仿真流程

通过熟练使用SYSWELD，我在工作和科研期间积累了不少相关经验，一次偶然的机会我接触到仿真秀平台，在仿真秀平台杨老师极力推荐下，开始做了自己的第一个SYSWELD系列课关于《SYSWELD的焊接仿真学习从入门到高级》。

前期调查发现网络上公开的SYSWELD教程更新停滞不前，课程挖掘不深入，同时回忆起自己初期SYSWELD入门的困难，让我深深感觉到做这门课的必要性，义不容辞。如果通过自己的经验分享可以帮助大家更快更专业的使用这个软件，少走弯路，同时又能让自己增加一些授课经验，多认识结交同行朋友，何乐而不为呢。

关于SYSWELD的焊接仿真学习从入门到高级系列课程开始后，我们在第一课做了一个简单的引入，通过T welding的范例，给大家演示了命令流的操作。

关于SYSWELD的焊接仿真学习从入门到高级系列课程开始后，我们在第一课做了一个简单的引入，通过T welding的范例，给大家演示了命令流的操作。

第二堂课，跟大家一起交流学习visual mesh的使用，手把手教大家做了三个网格用于以后的算例中。

第三堂课，一起开始学习如何定义和使用命令来定义材料属性，边界条件，荷载等等，以及如何确定步长，如何自定义热源和用fortran开发热源等，如何将实际问题转化为数值仿真模型，最终学会激光表面处理的热学仿真。

图6 激光金属表面处理热学仿真

紧接着第四堂课，手把手传授激光表面处理的热力学仿真经验，其中包含如何自定义材料吗，边界条件的选择等等。

图7 激光金属表面处理应力仿真

第五堂课大家一起学习关于焊接过程中稳态的仿真。并且解释了稳态仿真的优势和必要，以及与瞬态仿真的不同，并且与瞬态仿真结果进行了比对。

第六堂课，我们一起学习了如何考虑金属相变的热学仿真，已经如何制定Metallurgy的计算文件，还有如何确定金属相变Leblond模型的参数等等。

                            FERRITE                                                                  BAINITE

                        MARTENSITE                                                                   AUSTENITE

图8 金属相变仿真

以及后边的课程，关于金属相变热力耦合仿真，复杂轨迹焊接线的使用技巧，焊接过程中生死单元的使用，以及软件交互语言SIL的使用。

在跟学员朋友的交流中，自己得到了成长以及锻炼，体验到分享知识的快乐。也认识了一大群新的朋友，共同探索SYSWELD的奥秘。以下是SYSWELD大家庭的学习日常

在这里我也由衷地感谢每一位学员的建议和意见，以及他们的学习中的反馈，让我能够不断地调整学习进度和方向以满足学员们的需要，当然还有仿真秀平台的支持和帮助。

所有收获的知识、结交的行业内朋友、获取的经验在学术之路和人生路上都显得弥足珍贵。我希望自己也能加倍努力，把课程做的更好更专业，继续分享知识，也希望能够让更多的有需要的人能够得到帮助。

最后，欢迎大家加入SYSWELD学习大家庭！！