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【技术背景】

焊接工艺仿真软件，主要针对焊接温度场、流场、应力场、变形等问题，利用数值模拟方法找到优化的焊接工艺参数，如焊接电流、焊接电压、焊接速度、层间温度、夹具条件、焊接顺序等，旨在改善产品制造质量，提高产品服役性能。焊接工艺仿真软件是结构设计与生产制造的桥梁，通过焊前模拟计算，优化结构设计与工艺参数，形成“仿真-验证-优化-制造”的生产模式，减少对人工经验的依赖和大量非必要的试错试验，节省材料，缩短研发周期，提升生产效率，降低成本。

【痛点问题】

目前在焊接工艺仿真软件研发方面存在三大痛点：

一、国外专用焊接仿真软件，已渗透到我国国民经济和国防军事的多个领域，存在较大 “卡脖子”风险；

二、焊接模拟仿真技术一直面临精度与效率难以兼顾的难题，尤其是面对大型复杂构件的焊接模拟中，网格数量高达百万级甚至数千万级，即使是国外焊接工艺仿真软件其计算效率亦难以接受，失去了仿真的价值和意义；

三、面对集成电路制造对钎焊和固相焊数字化技术迫切需求，国内外并无相关焊接模拟软件。

【解决方案】

本技术开发的具有完全自主知识产权的国产InteWeld焊接软件，能够高精高效的计算焊接温度场、流场、应力场以及焊接变形，解决了国际上大型焊接结构模拟仿真长期存在的精度与效率难以兼顾的难题，快速优化焊接工艺参数、焊接顺序、工装夹具等工艺参数；还可对近年来新发展的电弧-激光-磁场多场复合焊接技术、真空激光焊接技术以及集成电路发展迫切需求的固相焊、钎焊等技术等实现初步的工艺仿真模拟。可为企业提供一种“结构设计-仿真模拟-验证试验-优化设计-生产制造”的研发生产新模式。

【技术优势】

一、计算精度高：InteWeld软件是突破千万级网格的高效精确计算的焊接软件。对于（超）大型复杂焊接结构，如上千条焊缝、数百个工装夹具、网格划分数量在数千百万甚至数千万的模拟环境，其计算效率较国际主流焊接软件高达数倍，计算精度与实测值相比误差在20%以内，且变形趋势与实测完全一致。

二、计算效率高：InteWeld软件的高效高性能并行求解算法解决了长期存在的效率与精度难兼顾的问题。同时利用多尺度多场负载均衡集群仿真技术，实现海量多物理场数据的并行可视化，解决了可视化慢的问题。数百万级网格的温度场计算可在1小时内获得求解。

三、多场耦合焊接熔池流动模拟：InteWeld软件能够精确模拟焊接熔池流动行为，可实现电-磁-热-流动多场耦合仿真，并且所采用的气-液耦合双时间步长算法，使计算效率提升几十至数百倍。

四、自主知识产权的商业化专用焊接工业软件：InteWeld软件完全自主知识产权，面向国内一线焊接操作人员，中文界面，具有操作性简单、界面友好的特点，其“四步走”的仿真流程，易学易操，特别适合一线技术人。

【技术指标】

【应用场景】

应用案例1：某产品核心组件产品电子装联

该项目面向某产品核心组件产品的钎焊工艺优化需求，应用InteWeld系统，实现了钎透率的预测。

应用案例2：某产品油箱结构件

采用InteWeld软件，对油箱结构件的焊接进行焊接工艺设计，在数小时内准确预测出该结构件的应力集中和大变形位置，并通过数字化设计技术对工艺进行优化和验证，最终确定焊接工艺，成功实现油箱件的生产。

应用案例3：某产品壁板激光焊接过程

通过对某产品壁板激光焊接过程的可视化仿真，深入认识了激光焊接小孔熔池稳定性机理等基础理论，揭示了气孔、咬边下榻缺陷形成过程并提出了缺陷抑制机制，为提高轻质合金激光焊缝性能提供直接的理论支撑，克服了激光焊接技术在航空制造应用中面临工艺缺陷难抑制、可靠性低等重大技术挑战，推进了激光焊接在飞机壁板中的成功应用。

【市场前景】

焊接已经成为了最重要的先进制造技术之一，对提高一个国家的工业制造水平及维护国防安全起着重要作用。根据美国焊接学会2000年数据，以焊接为关键技术的相关产业其总收入占当年美国GDP 34%，近年来该值已经上升到了50%以上。

焊接工艺仿真软件在航空航天航发、集成电路、高端装备、汽车工程、海洋工程、轨道交通、武器装备、能源电力、冶金石化等重大工程领域均获得重要应用。然而目前国内焊接工业软件95%以上的市场被国外垄断。自2018年美国对电科系、航天系等44家军工企业实施出口管制进行技术封锁以来，高端装备制造行业购买焊接相关仿真软件“卡脖子”风险一直存在，自主可控的国产工业软件替代严重受制于人的国外工业软件势在必行。

因此，焊接工艺仿真软件市场广阔、前景光明。未来，在航空、航天、兵器、船舶、电子、高铁、桥梁、汽车、石化等工程领域势必获得更为广泛的应用，带动相关产业上万亿元规模。

【知识产权】

该成果申请多项中国发明专利，以下是部分展示：

【合作方式】

技术许可、技术转让、作价入股、技术开发、技术服务、面谈等