Simufact.welding 4.0.3 中文操作手册.pdf
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Simufact.welding4.0用户操作手册Simufact.welding4.0用户操作手册2015年3月目录目目录录第一章第一章SIMUFACT.WELDING4.0用户界面用户界面.11.1用户界面.11.2帮助.11.3基本设置.21.4其它设置.41.5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.13.1计算结果导入.13.2计算结果显示控制.23.3调整颜色图例检查热源热输入.33.4焊接监视器.63.5焊接变形.93.6夹具的影响.113.7残余应力.123.8切面.153.9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.WELDINGGUI基本功能基本功能.15.1边界模型及其力学意义.15.2焊接路径.45.3网格要求.65.4局域自适应网格细化.85.5求解器.105.6计算时间步.115.7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.welding4.0用户界面第一章Simufact.welding4.0用户界面1.1用户界面Simufact.welding4.0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1.1Simufact.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.welding4.0用户界面图1.2Simufact.welding帮助文档图1.3帮助文档中的Infosheet:
Heatsource详细说明除此此外,也可以联系技术支持:
supportsimufact-或supportsimufact.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.welding4.0用户界面图1.4Simufact.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1.5Simufact.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1.6Simufact.welding自定义单位第一章Simufact.welding4.0用户界面激活单位选择(激活单位选择(Activateunits):
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1.7Simufact.welding单位选择当单位从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:
通过菜单栏中Project-Open-FromProjects打开,用户可以快速访问打开工程(Project)目录下保存的项目:
图1.8Simufact.welding打开工程目录工作目录(工作目录(Directories):
):
第一章Simufact.welding4.0用户界面图1.9Simufact.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-FromExamples打开,用户可以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.welding4.0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(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(Weldpath)和追踪点(Trackpoint)。
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.welding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80mm60mm的两块板以及焊枪(Robot),而将S355材料赋予100mm150mm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(Newnodeset),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模型的旋转中心(Setrotationpoint),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(Showonly“plate-80602-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(Applychangestonodeset)。
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2.23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(Heatsource)的设置中,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-80402-4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,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。
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),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(Projectiononsurface)与坐标系(Orientation)。
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(Filletgeneration),选择第一条焊接路径(Tackweld),选择创建焊缝填充单元(GenerateFillet):
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(Projectiononsurface)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(GenerateFillet)选项并且输入焊缝计算厚度(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2.45Weldpath1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(GenerateFillet),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,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
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