Simufact Engineering GmbH Simufact.forming 热分析

产品介绍

适用领域

l塑性加工工艺分析

包括模锻、辊锻、旋压、墩挤、挤压、拉拔和轧制等体积成形工艺和冲压等板料成形工艺。

l微观组织分析

包括塑性变形或热处理过程中材料的相变、动态再结晶过程、产生的微观组织变化等。

l结构分析

包括成形过程中材料的断裂，预应力模具受力分析，工模具失效、磨损和寿命分析，成形和卸载后材料的回弹及残余应力分析等。

l热分析

包括热－固耦合分析、热处理和热加工过程中的稳态/瞬态热传导、对流散热、热辐射、摩擦生热和热应力分析等。

最大特点

l容易操作

纯Windows风格的图形交互界面，易于掌握；内置各种成形工艺模版，优化不同成形工艺的模拟参数；采用拖放技术快捷的建模；建模、运算和结果显示集成在同一界面中。

l模拟精度高

将MSC.Marc和MSC.Dytran求解器融合在一起，提供FEM和FVM两种求解方法，能够解决各种复杂的金属成形工艺问题，且具有极高计算精度。

l模拟速度快

simufact软件利用其独有的有限体积法求解技术，计算效率比传统有限元法提高至少5－10倍。

l集成二维和三维模拟

simufact不仅可以模拟三维成形过程，同时也具有二维模拟能力。允许在一次分析中全自动地进行先二维后三维的多工步成形分析。

l网络自适应技术

在simufact中采用全自动的四面体和六面体网格划分和重划分自调控技术，用户不需要额外掌握单元划分技术。

帮助用户

l减少原型试验次数
l优化金属成形工艺，提高产品质量
l缩短产品设计周期，提高市场竞争力
l减少材料浪费，降低生产费用
l提高机械设备利用率微观组织分析
l增加过程的稳定性
l通过虚拟测试，改进工具理念
l延长机器有效使用时间
l扩展产品组合——更复杂的成型部件

预知加工结果

l确定材料的流动过程
l确定模具的填充情况
l确定成形后的形状
l确定最佳的预锻件形状
l辅助设计多级锻造的过程
l预防材料折叠和其它缺陷

l确定材料在成形过程中各个物理场量的情况

预知模具

l确定模具的弹性变形
l预测模具的寿命
l分析预应力模具
l优化设计模具公差
l优化模具的结构

预知材料的性能

l预测工件成形后的性能
l预测工件的加工硬化
l预测工件的残余应力
l预测加工受损程度

l预测加工过程中材料的微观组织转变。

预知加工设备

l确定加工中的载荷－行程曲线
l合理选用机械设备和成形方法

功能简介

前后处理界面

纯Windows风格的图形交互界面，用户非常容易掌握，使金属成形过程建模、仿真、评定和结果动画处理等一系列过程尤其简单。

工艺过程模板

内置多种工艺过程窗口，系统自动选择最佳求解方法，优化模拟参数。

l预锻l闭式模锻

l正挤压l反挤压

l齿轮锻造l开式模锻

l弯曲l轧制

l剪切l强化

l冷却

几何建模

现代化的GUI界面，基于特征化、参数化建模。

模型导入

用户使用工业标准格式，例如STL格式可以从各种CAD系统导入几何模型，包括CATIA、Pro/E、UG、Solidworks、SolidEdge和AutoCAD等。

自适应网格划分

l快速、高质量自动生成六面体、四面体等网格。

l采用全自动网格自适应技术，用户不需要额外掌握单元划分技术。

lsimufact增强的网格自动重划分技术不但能依据分析的需要自动调整网格的疏

密，还能对因过度变形产生的畸变网格自动的重新划分，以消除网格畸变对求解精度的影响。

l对于高级用户可以设定控制单元重划分准则，及重划网格的目标单元尺度后，程序自动地控制何时划分、怎样划分。

仿真的工况过程

从工模具的预热到成形后工件的冷却，simufact可以仿真整个金属成形过程，完整的金属成形过程包含以下工步。

l预加热和放置工件

l冲头靠贴工件

l成形仿真

l终止成形－可取决于

u到达下死点

u最大载荷

u全部接触等

l移开冲头

l取出工件

l冷却

数据库支持

lsimufact软件拥有材料数据库和加工设备数据库，数据库为开放式结构，用户可以对数据库进行修改和扩展。

l设备数据库中包含锻锤、曲柄压力机、螺旋压力机、液压机、机械压力机和辊锻机的参数，用户也可自定义工模具的运动方式。

l系统提供多种材料的材料数据库，包括：钢材、工模具钢、铜、铝等有色金属、钛合金和锆基合金等。

l用户可将描述弹性材料或刚塑性材料流动的选项与引入温度影响的选项组合成四种分析类型，即弹塑性、刚塑性、弹粘塑性和刚粘塑性，供用户自由选择。

2D-3D分析自动过渡

lsimufact是三维金属成形模拟软件，但同时也集成了二维模拟功能。

l提供的多步锻造分析能够自动将2D轴对称模拟向3D模拟无缝过度，允许在一次分析中完全自动地进行先二维后三维的多步锻造分析。

加载步长自动控制

l分析过程中可以采用固定时间步或位移步等步长控制加载，也可采用自适应步长控制加载。

l采用这些自适应的加载步长控制技术处理接触和塑性变形组合的高度非线性问题，表现出很好的迭代收敛性和求解精度。

接触

l为成形工艺仿真提供了包括变形接触体、刚性接触体，允许传热的刚性接触体和对称面等多种接触体定义。

lsimufact支持的接触摩擦模型有剪切摩擦、轧制摩擦、经典的和修正的Coulomb摩擦等。

lsimufact接触算法具有探测自身接触的能力，用于模拟工件加工过程中流动受阻出现的重叠十分有效。

lsimufact接触算法本身并不限制接触面相对滑动大小和接触面的变形量，与网格自动重划技术和时间步长自适应控制技术的完美结合，使其特别适于分析材料的大变形流动。

有限体积法求解技术

lsimufact不仅采用传统的有限元法求解金属成形工艺问题，还首次应用有限体积法求解高度非线性大变形问题。

l金属成形是高度非线性工艺过程，多数情形下毛坯形状相当简单，但最终产品的几何形状非常复杂，采用基于有限体积的材料流动模拟技术，突破了传统有限单元技术模拟极度大变形材料流动的障碍。

lsimufact采用的固定在空间的有限体积Eulerian网格技术，是一个固定的参考框架，单元由节点连接构成，节点在空间上固定不动。非常适于精确模拟材料大变形问题，完全避免了用有限单元技术难于处理而又无法回避的三维网格的重划分问题。

lsimufact采用了分辨率增强技术（RET）自动加密工件表面离散的小平面，提高对材料流动描述的精度。

l多道次锻造过程，跟踪材料表面的小平面数量会非常大。simufact提供的图形界面网格稀化器，可以在两个锻造道次之间稀化材料表面小平面，使模拟速度大大加快，所需内存反而减少。

有限单元法求解技术

lsimufact既支持基于更新欧拉方法的刚塑性分析，也允许完成基于更新拉格朗日方法的弹塑性分析。

l更新的拉格朗日方法描述的弹塑性分析在计算上虽实现起来不如刚塑性分析简便，但可提供弹性应力、回弹、模具膨胀和工件残余应力结果。

lSimufact对非线性方程组的迭代解法是牛顿－拉夫森迭代。而求解代数方程组的方法为稀疏存储的直接解法和稀疏存储的迭代解法。稀疏存储迭代求解器具备了求解效率高、精度好的特点，能支持大规模的金属成形分析。

模拟结果输出

l各变量场云图的显示

l可以任意切片显示工件内部场量

l速度矢量表示

l材料流线显示

l设备的载荷—行程曲线

l任意点的变量值查询

l质点流动追踪功能

l尺寸测量工具

l模拟结果可输出为文本文件、图片、动画

l可以输出变形后的工件形状及场量分布

用户子程序

l为用户提供了30余个可访问和修改程序缺省设置的用户子程序接口，用户利用这些接口可以完成许多重要的仿真分析。

批量模拟

l可以同时提交多个模拟任务，无需人工干预，系统按顺序自动完成各个模拟任务，如果某个模拟过程意外终止，那么将继续进行列表中的下一个模拟任务。

并行计算

l单机多CPU并行

l多机机群式并行