JWELD
製品紹介
概要
JWELDは金属間の溶融接合および溶接アセンブリ専用に開発された溶接解析ソフトウェアです。対象とする溶接プロセスはアーク溶接、レーザー溶接、スポット溶接から摩擦撹拌接合まで幅広く、残留応力、ひずみ、相変態などのミクロな現象から、構造物全体の変形予測/低減対策に至る溶接に起因するさまざまな課題に対応することが可能です。
また、CADデータインタフェース、粗密メッシュ自動生成機能、日本語メニューで構成されるGUIにより、解析専任者でなくとも、設計形状データから容易に解析結果を得ることができます。
※開発元：株式会社JSOL
操作性に優れた日本語ユーザーインターフェース
特徴
溶接解析では、接合部およびその近傍の温度分布とそれにより生じる熱応力、相変態分布、材料変化、溶接ひずみ、残留応力などの複雑な要因を、ユーザーの目的によって効率よく取り扱う必要があります。
JWELDでは、これら複雑な要因に対応するために、実務に則した多くの機能が開発され提供されています。
機能
JWELDは、金属同士を熱で溶融させ接合する「溶融溶接」と、摩擦の力で混ぜ合わせて接合する「摩擦攪拌接合（FSW）」という2種類の生産技術を対象としており、複数のパッケージ群で構成されます。
溶融溶接解析（熱弾塑性法）：Welding Designer
JWELD Welding Designerは、アーク溶接やレーザー溶接などの溶融溶接を対象とする解析機能です。
溶接部への入熱や溶接ビードの生成を逐次計算する熱弾塑性解析手法を用いることで、溶接部近傍の詳細な温度履歴を取得できます。
また、溶接熱変形だけでなく溶接部周辺の残留応力分布も予測できます。標準機能である相変態ソルバーを組み合わせることで、溶接熱履歴によるHAZ(熱影響部）の組織変化も予測でき、ハイテン材や工具鋼など細かい成分調整が必要な鋼材の溶接影響も事前評価できます。
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アークの照射と熱源の移動の影響を
正規分布を用いて表現 -
パラメータ探索により溶融形状と融点位置が
一致する条件を決定
多様な熱源モデル
溶接変形を予測するうえで重要な溶け込み形状を、高精度に再現するため、さまざまな分布関数による入熱モデルを利用できます。
残留応力の予測
溶接後の残留変形を評価することで、溶接時の割れや耐久性への影響を事前に把握します。また、相変態を考慮することで継手の強度低下も予測することができます。
溶接変形の予測
分散メモリ型並列計算（DMP: Distributed Memory Parallel）機能により、製品サイズの熱弾塑性変形を効率よく予測することができます。
溶融溶接解析：Welding MEGA
Welding MEGAは、大規模構造物や薄板構造物などの溶融溶接による変形予測に適した解析機能です。
大阪大学接合科学研究所で開発された固有ひずみ解析ソルバー「JWRIAN」をベースにJSOLが共同開発した「JWELD lhsm」ソルバーを内蔵しており、溶接時の変形を数分で予測することができます。
船体パネル・プラント・タンクなどの大規模構造物や、自動車・建機などの薄板構造物の計算に適しています。
また、最適計算機能により、熱変形の低減や歩留まりを改善するための溶接順序の検討を行うことができます。
固有ひずみデータベース
固有ひずみデータベースは、テストピース変形からの同定機能や溶接条件・継手形式による予測機能により、固有ひずみデータを簡単に追加することができます。
溶接順序の最適化
溶接順序の変更を自動的に行い、数百ケースの結果の中から溶接変形を低減する順序を自動的に決定します。
ティーチング情報の取り込み
溶接ロボットのティーチングファイルを読み込むことで、継手の位置と溶接順序を自動的に設定します。
対応ロボット：クラネンドンク Rinas Weld、川崎重工業 KCONG、パナソニック DTPSⅢ
参考文献（１）上田幸雄，村川英一，麻寧緒： 技術者のための【溶接変形と残留応力の攻略マニュアル】，産報出版，2007年10月
参考文献（２）麻寧緒，千村伊作：溶接変形の予測制御を目的としたシミュレーションシステム，溶接技術，2011年12月号，p58－63
溶融溶接解析：Welding Scheduler
Welding Designerで計算した試験体モデルの溶接後の残留ひずみを、長さや方向の異なる製品モデルの溶接線に簡単にマッピングして全体の変形を予測することができますので、溶接線全体に対して詳細な熱弾塑性計算をすることなく、構造物全体の変形を効率よく計算することができます。
スポット溶接組立解析：Spot Welding
Spot Weldingは、抵抗スポット溶接の組立工程を対象とした解析機能です。
JSOL独自のスポット溶接向け固有ひずみ解析※を利用することで、スポット溶接を含む組立工程の変形を短時間で予測できます。
Welding MEGAと同様のShell要素による薄板を対象とした計算手法を用いており、計算時間が短いことが特徴です。組立工程の変形を予測することで、組立後形状の事前評価や、各工程での変形履歴の確認および工程改善検討を行えます。
スポット溶接専用のGUIが、打点の自動生成、クランプなどの工程定義や工程管理といった解析設定をサポートします。
※特許取得済み（特許第6985689号）
打点の自動生成
JWELD Spot Weldingでは、お持ちのCADデータを利用して解析設定ができるよう、接合状態を表現するナゲット形状を自動生成する機能を搭載しています。
工程定義／工程管理
クランプ、ピン挿入やアンクランプなどといった組立工程は、表形式で管理できます。
工程毎の変形履歴確認
JWELD GUIのポスト処理機能により、工程ごとの変形量の分析が可能です。
摩擦攪拌接合解析：Friction Stir Welding (FSW)
JWELD FSW (Friction Stir Welding)は、摩擦攪拌接合を対象とした解析機能です。
ツール周りの攪拌現象を計算する機能とツール周辺の発熱量を用いた接合変形を計算する機能の２つの計算機能により構成されています。
ツールの回転速度および接合速度だけで、ツール周りの攪拌状態から接合性および発熱量を予測できます。予測した発熱量から熱変形や残留応力の予測ができる摩擦攪拌接合の完全なシミュレーターです。FSWの課題である、内部欠陥の抑制・入熱状態の評価・ツール反力の低減などへの活用が期待できます。
予測した熱量を入力
摩擦攪拌接合
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