产品概述
Cast-Designer WELD 是一款面向工业制造的焊接模拟仿真软件，由 C3P Software 开发，专为解决大型结构件焊接装配过程中的变形控制、残余应力预测与工艺优化问题而设计。软件整合了 CFD 流体动力学求解器与 FEM 有限元求解器，能够对焊接全流程——从金属充填、凝固、冷却到最终的机械性能——进行全耦合仿真分析。其内置的 CAD 内核基于 OPENCASCADE，支持全参数化三维几何建模，使得设计工程师无需在多个软件间切换即可完成从几何模型构建到焊接模拟的完整工作流。
核心技术特点
丰富的热源模型库
Cast-Designer WELD 针对不同焊接工艺建立了完整的热源数据库，用户只需输入参数即可调用。支持的热源类型包括：双椭球热源、二维与三维高斯热源、三维均匀热源、三维锥形热源、3D 打印热源、组合热源（双椭球结合三维锥体），以及摩擦焊专用热源。为加速模拟，软件还开发了”线热源”技术，在保持工程精度的前提下可将初期模拟速度提升数倍至数十倍，大幅缩短分析周期。
双求解器架构与并行计算
软件采用 FEM 与 FVM（有限体积法）双求解器架构，使用一致的网格输入模型实施全场耦合计算。FVM 求解器对流体动力学进行了深度优化，支持表面张力、重力场下的粘性剪切应力、湍流模型、偏析分析和热焓模型，可对熔池中的流体流动与自由表面运动进行详细模拟。在并行计算方面，软件支持 DMP 分布式内存模式以及 MPI 与 OPEN MP 混合并行模式，内置自动分域技术与 MPI 通讯优化，能够高效利用多核计算资源处理大规模焊接仿真任务。
自动化网格与材料数据库
软件提供全自动网格划分能力，支持四面体和六面体单元的三维网格生成，并针对 CAD 模型常见缺陷（缝隙、面重叠、缺面等）进行了容错处理。用户可通过局部网格密度、特征点、高级平滑等选项控制网格质量。内置超过 400 种工业材料数据，覆盖铸铁、铸钢、不锈钢、铝合金、镁合金、铜合金、镍合金等，所有焊接材料均经过工业验证，同时支持用户自定义材料数据库。焊接接头数据库包含 30 多种接头类型，可用于校验热源模型和焊接标准符合性。
主要功能模块
焊接装配模拟
软件以甘特图方式直观呈现焊接装配过程的时序控制，可对焊接顺序、冷却时间、夹紧与释放时间进行优化管理。通过对比不同焊接顺序的变形结果，设计人员能够快速确定最优方案——例如在某案例中，优化焊接顺序后将最大变形从 0.58mm 降低至 0.32mm。焊道生成器支持创建角焊缝、坡口焊和表面焊缝，所有焊接特征均集成在三维设计环境中，焊接可视化和规范可直接在绘图环境中展示。
搅拌摩擦焊与点焊模拟
搅拌摩擦焊（FSW）模块基于热流体与热机械耦合的多物理、多尺度分析方法，可对焊后的残余变形、残余应力和微观组织进行精确预测，已针对铝和钢接头完成工业验证。电阻点焊模块则结合电磁场、热力学、冶金学和固体力学的多物理场耦合，对车身零件连接过程进行全维度模拟。两大模块均面向汽车制造、航空航天等对焊接质量要求严苛的行业场景。
焊接成本报价模块
软件内置成本报价功能，将焊接工艺与技术参数、商业参数相结合，既可用于售前报价估算，也可用于生产阶段的成本控制。用户可自定义货币单位、工艺工时和人力成本，系统根据焊接工艺路线、制造成本和操作成本自动计算总费用，最终输出多语种 Excel 报价单，为企业采购决策和生产管理提供数据支撑。
行业应用案例
Cast-Designer WELD 在多个行业积累了丰富的应用实践：汽车行业中用于底盘、车架等厚薄板焊接装配，通过模拟优化焊接工艺以控制铝合金材料的焊接变形；铁路工业中用于薄壁与厚壁部件的多道焊装配，变形修复通常占总制造成本的 20% 至 40%，仿真可显著降低这一开销；重工业（造船、建筑机械）中面向大型昂贵部件的多道焊装配，以数值模拟替代物理原型试验，有效控制残余应力；航空发动机与汽轮机领域对变形量要求极高，焊接仿真可确保热处理的可靠性与疲劳寿命安全；核工业与压力容器中，产品尺寸可达数十米、包含数十个构件，物理原型成本不可接受，仿真成为不可或缺的工程手段。
焊接工艺案例：液压支架多道焊
以煤矿液压支架结构件为例，其典型工艺为厚板多道焊，每道焊缝高度不超过 7mm。打底焊参数为 240-260A、25-27V，填充焊 280-300A、29-31V，覆盖焊 300-320A、31-33V。焊接顺序遵循先主筋板后次筋板、先横焊后纵焊、先内后外、对称交错的原则。Cast-Designer WELD 的”生死元素”技术可精确模拟焊道逐步填充过程，配合自动排布优化功能，从数千种焊接顺序组合中筛选出变形最小的方案，有效降低焊接残余应力，提升液压支架的服役可靠性与安全性能。
选型采购建议
在选择焊接模拟软件时，建议从以下维度综合评估：
- 求解能力覆盖度：确认软件是否支持所需的焊接工艺类型（电弧焊、激光焊、搅拌摩擦焊、电阻点焊等），以及是否具备流体动力学与结构力学的耦合求解能力。
- 热源模型完整性：是否内置丰富的热源模型库，能否针对企业自身工艺进行定制和校验。
- 计算效率与规模：是否支持并行计算和加速技术（如线热源），能否在合理时间内完成大型结构件的焊接模拟。
- 易用性与集成度：是否内置 CAD 建模能力、自动化网格划分和材料数据库，能否降低工程师的学习门槛。
- 成本控制功能：是否提供焊接成本报价模块，能否在工艺设计阶段即进行经济性评估，辅助采购和生产决策。
建议企业根据自身的焊接工艺特点和典型工件规格，向软件厂商申请试用许可或进行针对性的基准案例测试，以验证软件在实际工况下的仿真精度和计算效率。
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