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Simufact Forming 鍛造模擬分析軟體

 

Simufact Forming 鍛造模擬分析軟體

先進與便捷的金屬成形模擬軟體

金屬成形分析技術的領航者

Simufact 公司是世界知名的CAE軟體公司,成立於1995 年,總部設於德國。核心技術是金屬成形模擬軟體的研發、維護及相關技術服務。公司不斷汲取該領域最新的分析理論和模擬技術,引領全球金屬成形模擬技術的發展。
Simufact 公司一直以來就是美國MSC.Software 公司的商業合作夥伴,為其金屬成形模擬軟體提供來源程式並進行開發。2005 年收購MSC.Software 的MSC.MaufacSimufact turing (即之前的MSC.Superform 和MSC.Superforge )軟體,並以此基礎經過高度整合研發出Simufact 軟體,產品性能大幅提升,使得高度複雜金屬成形的模擬成為現實,帶引製造業模擬分析新時代的來臨。
Simufact 軟體採用純Windows 風格的圖形交互介面,操作簡單、方便。並將非線性有限元素運算器MSC.Marc 和瞬態動力學運算器MSC.Dytran 融合在一起,提供有限元法(FEM )和有限體積法(FVM)兩種建模求解方法,具備快速、穩健和高效的求解能力。


產品介紹

適用領域
* 塑性加工分析
包括型鍛、輥鍛、旋壓、型擠、擠伸和軋製等加工,甚至衝壓板料成形皆可。
* 微觀組織分析
包括塑性變形或熱處理過程中材料的相變、動態再結晶過程、產生的微觀組織變化等。
* 結構分析
包括成形過程中材料的斷裂,預應力模具受力分析,工模具失效、磨損和壽命分析,成形和卸載後材料的回彈及殘餘應力分析等。
* 熱分析
包括熱-固耦合分析、熱處理和熱加工過程中的穩態/瞬態熱傳導、對流散熱、熱輻射、摩擦生熱和熱應力分析等。

最大特點
* 易操作
純Windows 風格的圖形交互介面,易於掌握;內置各種成形模組,優化不同成形的模擬參數;採用拖放技術快捷的建模;建模、運算和結果顯示集成在同一介面中。
* 模擬精度高
將MSC.Marc 和MSC.Dytran 運算器融合在一起,提供FEM 和FVM 兩種求解方法,能夠解決各種複雜的金屬成形問題,且具有極高計算精度。
* 類比速度快
Simufact 軟體利用其獨有的有限體積法求解技術,計算效率比傳統有限元素法提高至少5-10 倍。
* 集成二維和三維模擬
Simufact 不僅可以模擬三維成形過程,同時也具有二維模擬能力。允許在一次分析中全自動地進行先二維後三維的多工步成形分析。
* 網路自我調整技術
在Simufact 中採用全自動的四面體和六面體網格劃分和重劃分自調控技術,使用者不需要額外掌握網格劃分技術。

幫助用戶
* 減少機台試車實驗次數
* 優化金屬成形成品,提高產品品質
* 縮短產品設計週期,提高市場競爭力
* 減少材料浪費,降低生產費用
* 提高機械設備利用率,並微觀組織分析
* 增加成形過程的穩定性
* 通過虛擬測試,改進工具設計理念
* 延長機器和工模具有效使用時間與壽命
* 擴展產品組合——發展更複雜的成型部件

預知加工結果
* 確定材料的流動過程
* 確定模具的填充情況
* 確定成形後的形狀
* 確定最佳的預鍛件形狀
* 輔助設計多級鍛造的過程
* 預防材料折疊和其它缺陷
* 確定材料在成形過程中各個物理量場的情況

預知模具
* 確定模具的彈性變形
* 預測模具的壽命
* 分析預應力模具
* 優化設計模具公差
* 優化模具的結構

預知材料的性能
* 預測工件成形後的性能
* 預測工件的加工硬化
* 預測工件的殘留應力
* 預測加工受損程度
* 預測加工過程中材料的微觀組織轉變。

預知加工設備
* 確定加工中的載荷-行程曲線
* 合理選用機械設備和成形方法

功能簡介

前後處理介面Simufact Forming 鍛造模擬分析軟體
純Windows 風格的圖形交互介面,使用者非常容易掌握,使金屬成形過程建模、模擬、分析、後處理和結果動畫處理等一系列操作過程甚其簡單。內置多種成形模組,系統自動選擇最佳求解方法,優化模擬參數。
預鍛 閉式模鍛
正擠壓  反擠壓
齒輪鍛造  開式模鍛
彎曲 軋製
剪切 強化
冷卻 焊接 等十二種模組可交替使用

現代化的GUI 介面,基於特徵化、參數化建模。Simufact Forming 鍛造模擬分析軟體
快速、高品質自動生成六面體、四面體等網格。Simufact Forming 鍛造模擬分析軟體
採用全自動網格自我調整技術,使用者不需要額外掌握單元劃分技術。
Simufact 增強的網格自動重劃分技術,不但能依據分析的需要自動調整網格的疏密,還能對因過度變形產生的畸變網格自動的重新劃分,以消除網格畸變對求解精度的影響。
對於高級使用者可以設定控制元素重劃分準則,及重劃網格的目標單元尺度,之後程式自動地控制何時劃分、怎樣劃分。

模擬的過程

從工模具的預熱到成形後工件的冷卻,Simufact 可以模擬整個金屬成形過程,完整的金屬成形過程包含以下:
預加熱和放置工件
沖頭接觸工件
成形模擬
終止成形-可取決於 1到達下死點 2.最大載荷 3.全部接觸等
移開沖頭
取出工件
冷卻

Simufact Forming 鍛造模擬分析軟體

資料庫支援
Simufact 軟體擁有材料資料庫和加工設備資料庫,資料庫為開放式結構,使用者可以對資料庫進行修改和擴展。
設備資料庫中包含錘鍛機、曲柄壓力機、螺旋壓力機、液壓機、機械壓力機和輥鍛機的參數,用戶也可自訂工模具的運動方式。
系統提供多種材料的材料資料庫,包括:鋼材、工模具鋼、銅、鋁等金屬、鈦合金和鋯基合金也有。

Simufact Forming 鍛造模擬分析軟體 Simufact Forming 鍛造模擬分析軟體

使用者可將描述彈性材料或剛塑性材料流動的選項與引入溫度影響的選項組合成四種分析類型,即彈塑性、剛塑性、彈黏塑性和剛黏塑性,供用戶自由選擇。

Simufact Forming 鍛造模擬分析軟體

2D-3D 分析轉換
Simufact 是三維金屬成形模擬軟體,但同時也集成了二維模擬功能。
提供的多步鍛造分析能夠自動將2D軸對稱模擬向3D模擬無縫過度,允許在分析中進行先二維後三維的多步鍛造分析。

3Design

載入步長自動控制
分析過程中可以採用固定時間步或位移步等步長控制載入,也可採用自我調整步長控制載入。
採用這些自我調整的載入步長控制技術處理接觸和塑性變形組合的高度非線性問題,表現出很好的反覆運算收斂性和求解精度。
接觸
Simufact提供了包括變形接觸體、剛性接觸體,允許傳熱的剛性接觸體和對稱面等多種接觸體定義。
Simufact 支援的接觸摩擦模型有剪切摩擦、軋製摩擦、經典的和修正的庫倫摩擦等。
Simufact 接觸演算法具有探測自身接觸的能力,用於模擬工件加工過程中流動受阻出現的重疊十分有效。
Simufact 接觸演算法本身並不限制接觸面相對滑動大小和接觸面的變形量,與網格自動重劃技術和時間步長自我調整控制技術的完美結合,使其特別適於分析材料的大變形流動。
有限體積法求解技術
Simufact 不僅採用傳統的有限元素法求解金屬成形問題,還首次應用有限體積法求解高度非線性大變形問題。
金屬成形是高度非線性問題,多數情形下毛坯形狀相當簡單,但最終產品的幾何形狀非常複雜,採用基於有限體積的材料流動模擬技術,突破了傳統有限元素技術模擬極度大變形材料流動的障礙。
Simufact採用的固定在空間的有限體積網格技術,是一個固定的參考框架,元素由節點連接構成,節點在空間上固定不動。非常適於精確模擬材料大變形問題,完全避免了用有限元素技術難於處理而又無法回避的三維網格的重劃分問題。
Simufact 採用了解析度增強技術(RET)自動加密工件表面離散的小平面,提高對材料流動描述的精度。
多道次鍛造過程,追蹤材料表面的小平面數量會非常大。simufact 提供的圖形介面網格稀化器,可以在兩個鍛造道次之間稀化材料表面小平面,使模擬速度大大加快,所需記憶體反而減少。

 

有限元素法求解技術
Simufact 既支援基於新歐拉方法的剛塑性分析,也允許完成基於新拉格朗日方法的彈塑性分析。
新的拉格朗日方法描述的彈塑性分析在計算上雖實現起來不如剛塑性分析簡便,但可提供彈性應力、回彈、模具膨脹和工件殘留應力結果。
Simufact 對非線性方程組的反覆運算解法是牛頓-拉夫森反覆運算。而求解代數方程組的方法為稀疏存儲的直接解法和稀疏存儲的反覆運算解法。稀疏存儲反覆運算器具備了求解效率高、精度好的特點,能支援大規模的金屬成形分析。

模擬結果輸出
各變數場雲圖的顯示
可以任意剖面顯示工件內部場量
速度向量表示
材料流線顯示
設備的載荷—行程曲線
任意點的變數值查詢
質點流動追蹤功能
尺寸測量工具
模擬結果可輸出為文字檔、圖片、動畫
可以輸出變形後的工件形狀及場量分佈
使用者副程式
為用戶提供了30 餘個可修改程式的使用者副程式介面,使用者利用這些介面可以完成許多重要的模擬分析。

批量模擬
可以同時提交多個模擬分析,無需人工干預,系統按順序自動完成各個模擬分析,如果某個模擬過程意外終止,那麼將繼續進行列表中的下一個分析。

Simufact軟體的功能模組

simufact.project 系統管理工具,具有強大的功能和適應性,方便不同的使用者根據自己的需求進行管理,可以分別對模擬專案、資料以及產生的檔案檔進行有效的管理。
simufact.forming成形模擬系統,可以完成所有的金屬成形模擬,具有獨立的材料資料庫、機械設備資料庫等,是MSC.SuperForm和MSC.SuperForge的升級版本。
Simufact.joining 機械方法連接模擬模組,無論是鉚釘、鉚接、鎖緊螺栓連接都可以這模組中被成功模擬。
Simufact.welding 焊接模擬模組。
Simufact.material 材料資料庫模組,為成形模擬提供可靠的材料資料,這些資料不僅包括材料的流動應力、化學成分和一些熱參數,還包含組織相變資訊,例如再結晶、晶粒的成長等。此模組同時支援Simufact和MSC.Marc。
Simufact.quickpost 模擬結果分析模組。
Simufact.dieload 工模具載荷分析模組,此模組同時支援Simufact和MSC.Marc。
Simufact.mesh 網格劃分模組,支援三維六面體網格的劃分,同時支援二維網格轉化為三維網格,此模組同時支援Simufact和MSC.Marc。
Simufact. Kinematics 機構運動模組,可以自由設定機械設備和工模具的機械運動,一些標準的運動方式已經在Simufact中建立相應的資料庫,對於特殊的運動模式可以在此模組中定義。

應用實例:
Simufact 公司是世界知名的CAE軟體公司
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Simufact Forming
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閱讀延伸

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