SYSWELD是完全实现了机械、热传导和金属冶金的耦合计算的计算机模拟开发系统软件。最初源于核工业领域的焊接工艺模拟，1980年，由法国法码通公司和ESI公司共同开展了SYSWELD的开发工作。随着应用的发展，SYSWELD系统逐渐扩大了其应用范围，并迅速被汽车工业、航空航天、国防和重型工业所采用。

(资料图片)

发展历程

SYSWELD的开发最初源于核工业领域的焊接工艺模拟，当时核工业需要揭示焊接工艺中的复杂物理现象，以便提前预测裂纹等重大危险。在这种背景下，1980年，法国法码通公司和ESI公司共同开展了SYSWELD的开发工作。由于热处理工艺中同样存在和焊接工艺相类似的多相物理现象，所以SYSWELD很快也被应用到热处理领域中并不断增强和完善。

随着应用的发展，SYSWELD逐渐扩大了其应用范围，并迅速被汽车工业、航空航天、国防和重型工业所采用。1997年，SYSWELD正式加入ESI集团，法码通成为SYSWELD在法国最大的用户并继续承担软件的理论开发与工业验证工作。

技术特点

SYSWELD完全实现了机械、热传导和金属冶金的耦合计算，允许考虑晶相转变及同一时间晶相转变潜热和晶相组织对温度的影响。在具体计算中，分两步进行，首先实现温度和晶相组织的计算，然后进行机械力的计算。在机械力计算中，已经充分考虑了第一步计算的结果，如残余应力和应变的影响。

SYSWELD的电磁模型允许模拟点焊和感应加热，并可实现能量损失和热源加载的计算模拟。SYSWELD扩散与析出模型可实现渗碳、渗氮、碳氮共渗模拟，先计算化学元素的扩散和沉积，然后再考虑对热和机械性能的影响。SYSWELD的氢扩散模型能计算模拟氢的浓度，预测冷裂纹的严重危害。

数据导入

SYSWELD的操作环境SYSWORLD也可直接建立几何模型和生成各种网格。配合GEOMESH几何网格工具，SYSWELD可以直接读取UG, CATIA的数据和接受各种标准交换文件(STL, IGES, VDA,STEP, ACIS等)。

能与大部分CAE数据接口

SYSWELD能兼容大部分CAE系统的数据模型，如NASTRAN，IDEAS，PAM-SYSTEM，HYPERMESH等。

工艺向导

独有的向导技术是SYSWELD迅速工业化地成功秘诀。简洁、易用而有条理的向导指示，一步一步地引导用户完成复杂的热物理模拟过程。模拟向导能根据不同的工艺特征，自动智能化的选择求解器进行物理分析。

系统主要功能模块和模拟向导：

Heat treatment Advisor 热处理向导

Welding Advisor 焊接向导

Assembly Advisor 装配模拟向导

WELD ADVISOR焊接模拟向导

模拟工具

SYSWELD内置了一系列非常有效的工具软件，用于获取和校验热物理模拟的物理数据，如热传导系数校验工具，焊接热源校验工具，材料CCT曲线校验工具，材料冷却曲线校验工具等等。采用工具软件，能准确地获取模拟所需要的物理数据。

热传导系数校验工具

模型设置

高效友好的用户界面，用户能将精力集中于物理问题，而非耗散在软件使用上；

独特的工艺向导技术(Advisor),将复杂的物理问题简单化，条理化，事半功倍；

对于工业用户，向导模板可以解决超过95%的工业问题；

对于高级用户，高级模块(Expert User)可以满足各种独特的需求，内置的SIL语言可实现无限的用户接口和软件客户化。

材料数据

得益于长期的合作开发和工业验证，SYSWELD的材料数据库包含了热、与温度和相成分相关的异常复杂的机械和冶金材料数据库。在商业版本中，直接著名钢铁、铝合金和灰铁厂商的材料已经包含在内。

后处理

SYSWELD后处理提供的主要结果： SYSWELD后处理提供的显示功能

温度场 云图显示

加热与冷却速率 等高线或等高面显示

材料的晶相组织 矢量显示

变形与翘曲 符号显示

应力 X-Y曲线

材料晶相变化后的屈服 断面显示

强度 动画等

塑性变形

模拟向导

借助于热处理模拟向导，SYSWELD能很容易地进行 热处理过程地模拟

模拟的主要热处理工艺

一般热处理： 化学热处理：

淬火 表面硬化

表面局部热处理 碳氮共渗

回火、调质处理 渗碳，渗氮

热处理模拟的主要应用

一般热处理（QUENCHING）:

应用SYSWELD可以完成用水或油淬火时的硬度计算。

化学热处理(THERMO-CHEMICAL TREATMENT ):

表面硬化、渗氮、渗碳是改变零件机械性能的重要方法。SYSWELD可以模拟化学元素的扩散和沉积，计算硬度的变化。

表面热处理（SURFACE TREATMENT）:

激光是焊接和热处理的重要热源。SYSWELD包含有专门的热源工具（如，移动的热源）模拟有效表面的热处理和激光的作用。

感应热处理（ INDUCTION QUECHING ）:

在汽车工业，感应加热是改变局部机械性能非常便利的方法。SYSWELD的电磁-热-冶金的自动耦合模型，可以非常好地处理完成感应热处理计算。 　

热处理模拟工具

热交换系数较核工具 经典的材料CCT曲线

材料冷却速率-温度-相变较核工具

焊接模拟工具

热源校验对比 多种热源模型

计算机模拟

借助于装配模拟向导，SYSWELD能实现对复杂组合模型焊接后应力和变形的分析，采用局部和全局的耦合计算，将局部焊接所造成的残余应力和应变等以比较简单的方式加载到全局模型上进行空间变形模拟。这样有效地解决了计算模型过大地问题，在计算模拟地速度、易用性、精度、实用性上取得了完美的统一。

对工业部门来说，焊接工程可以分为四个主要的应用学科：变形工程；焊接质量工程；应力工程；温度冲击工程。焊接软件SYSWELD很好地应对了这几个方面的问题。值得我们从事焊接数值仿真工作者所采用。

变形工程

主要是控制并使变形小。通过优化装配工艺，降低制造成本，降低缝隙闭合力，减小夹具力的偏差。带来的主要好处是改善服役特性，减小缝隙闭合力，降低由于夹具力的偏差。

焊接质量工程

主要是提高焊接质量，优化服役特性。主要通过下面两个方面来进行控制。

1）控制冷却速率，微观组织，硬度和微观组织对整体材料和结构特性的影响

2）控制氢的扩散

对再结晶钢，需要控制大和小冷却速率，过高的冷却速率导致过多的马氏体；过低的冷却速率导致晶粒粗糙。过高的硬度可能导致裂纹和服役失效。

应力工程

主要是两个方面的工作。

1）控制围绕连接处局部的残余应力

2）控制所设计的焊接结构整体应力

进行应力控制有助于：减重；增强焊接结构疲劳性能；改善焊接质量；减少昂贵的服务问题。例如能源和核工业中多道焊接的残余应力。目标避免裂纹和失效，控制残余应力，微观组织，硬度，预热和焊丝材料。

温度控制工程

控制易损敏感设备的温度场，避免由于焊接热效应导致设备的实效。

SYSWELD虚拟焊接的全面解决方案：

SYSWELD可以引导焊接工程师去：

估计残余变形

装配结构要求有顺序的进行连续焊和/或点焊。因此, 确定焊接顺序和焊接位置是正确完成焊接组装工艺的关键。数值模拟使得工程师可以预测变形并且使之小化，进一步提高了产品的整体质量以及显著的节省了成本。小化残余应力

进行焊接模拟的目的是控制生产过程，大限度地减少应力梯度和表面张力，减少负荷循环中产生的裂缝，所以产品的寿命得到了延长。使用数值模拟同样可以检测到零件表面的压应力，因此避免由于拉伸应力造成的腐蚀风险，从而提高了产品的质量。研究几何形状、材料和工艺

参数的敏感性

用于设计阶段，SYSWELD能够减少代价高昂的设计错误。在产品研发周期的每个步骤，用于修正错误的成本正在逐渐增加。SYSWELD在全新设计周期中的早期阶段辅助优化零件几何形状、材料和工艺参数，避免了后来可能发生的昂贵的工程变更。优化焊接工艺过程SYSWELD允许使用速度、能量输入等等多种用户自定义的焊接顺序和焊接工艺参数。

SYSWELD能回答工程师以下问题：受益于顾问系统技术、自动求解器和多物理场后处理器，SYSWELD可以综合考虑多种因素，例如：工艺参数、零件几何形状、热力学、冶金学和理学材料行为

SYSWELD拥有一个全面的材料数据库，涵盖了市场上主要的钢和铝合金材料。