案例教学 | 基于syswld 软件的热学焊接仿真分析

一、写在前面

SYSWELD诞生于上世纪70年代，它的开发源于法国发达的核工业领域的需要(例如: CEA, EDF, AREVA)。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，所以一开始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。

焊接最主要优点:保证了材料结构的连续性

焊接缺点:肉眼外观很难发现焊缝缺陷，工件焊接后伴有残余应力和变形

二、残余应力应变模拟

Sysweld的仿真过程包含了多物理场的耦合

（*1），正确的材料属性以及有限元计算准则

（*2），使其能够对焊缝质量进行全方位的分析，包括温度场，金属材料晶相变化（Phase Transformation），变形，残余应力，塑性应变，硬度等进行模拟分析。

在模拟过程中考虑实际焊接过程中的材料，零件状态，焊接工艺参数，环境温度，散热条件，以及装卡条件，为制订工艺提供参考依据。

*1：多物理场耦合，如Fig3所示，包括了电磁场和温度场的耦合，温度场和冶金（潜热&相变）的耦合，温度场和机械分析（应力，变形）的耦合，温度场和化学扩散/偏析的耦合。

*2：正确的材料属性和计算准则，包括相变引起的塑性变形，恢复硬化，塑性/粘塑性本构关系，混合各向同性，运动非线性法则，材料的变温机械性能，铝材的沉积硬化等准则。

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作者：贾亚波 仿真秀专栏作者 本科毕业于西北工业大学，研究生毕业于法国里昂国立应用科学院（INSA Lyon, 法国精英教育学校（Grand Ecole top5）；

博士就读于里昂大学法国国家科学研究中心CNRS下属LTDS 实验室（Laboratoire de Tribologie et Dynamique des Systèmes, UMR5513）；

课题主要从事有限元仿真软件sysweld热力耦合加速算法开发及应用（导师J.Michel. Bergheau, 法国ESI Group, sysweld 软件主要开发者之一，里昂大学终身教授． 合作导师J.B. Leblond, 金属相变Leblond模型创始人）；

本人还曾参与ESI Group和法国核电巨头之一AREVA(现Framatome)的项目学习研究， 有着丰富的sysweld的开发和使用经验。

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