simufact.forming 13.3 快速入門教程之壓印成形

Hubert.Wang

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此案例主要詳細講解了simufact.forming 13.3 快速建模流程，有限元分析所需要的幾何模型、材料、溫度、設備、摩擦等邊界條件為仿真分析所必須的，一些特殊仿真分析不需要全部定義，simufact.forming 成形分析的建模流程如下：

1）幾何模型

Simufact.forming中提供簡單幾何模型的建模，例如長方體、圓柱體、圓管等，大多數(shù)情況下需要從外部導入幾何模型，simufact支持的幾何模型通用格式有stl、iges、step、x_t等格式，而且可以直接導入CATIA、Pro/E、UG、inventor等CAD軟件格式文件，支持CAD軟件版本：CATIA V5/R20、CATIA V4/ 4.1.X, 4.2.X、Pro/ Engineer Wildfire 5、SolidWorks2014、UnigraphicsNX9、Inventor 2014。

在儲備區(qū)右擊選擇幾何形狀或從菜單欄插入幾何形狀，可以從文件直接導入CAD模型通用文件，如stl、bdf、arc等格式文件，也可導入CAD模型文件，如UG、Pro/E、solidworks等模型文件。也可以導入鑄造分析軟件procast，焊接分析軟件simufact.welding 分析等結果文件，做進一步的成形分析或熱處理等分析，也可將結果輸出到結構分析軟件ANSYS/ABAQUES等。

拖拽方式添加的分析工藝中，操作簡單

2）材料模型

Simufact.forming軟件提供較豐富的常用合金材料庫，包含：基本信息/化學成分/機械性能/熱參數(shù)/電屬性/屈服曲線/各向異性/疲勞/晶粒模型/相變圖/數(shù)據(jù)總結，材料模型庫中包括鋼、合金鋼、有色金屬、高溫合金、鈦合金等材料類型，包含不同標準（AISI/JIS/DIN），不同種類的材料（>600）。在Simufact.forming軟件中用戶也極易建立自己的材料模型，支持手動輸入或Excel格式數(shù)據(jù)導入，如果用戶通過相關文獻查找到材料數(shù)據(jù)，用戶也可以通過Simufact.forming自帶的曲線描點提取數(shù)據(jù)。

Simufact.forming材料庫界面調理清晰，可以快速搜索篩選用戶所需材料。在儲備區(qū)右擊，單擊材料，選擇材料庫，進入材料庫界面，找到所需要的材料（DB.X10CrNiMoTi18-10_u），即將材料導入儲備區(qū)，通過拖拽的方式添加到變形體/工件/坯料中，即完成材料模型的添加。

添加方式與幾何模型類似，拖拽方式，simufact定義所有元素都可以通過拖拽方式添加到進程樹

3）設備

對于一般成形simufact.forming提供的設備庫中有曲柄壓力機、錘鍛機、液壓機、螺旋壓力機、機械壓力機等常用設備，用戶可以自由選擇對應設備，進行對應設備參數(shù)設置。對于一些特殊工藝，simufact.forming提供特殊設備庫，擺碾設備、環(huán)軋設備、自由鍛設備、馬杠擴孔、芯棒拔長等設備，另外用戶可以將定義的設備保存到庫中，方便下次建模時直接調用。軟件提供數(shù)表控制模具運動軌跡，可定義一些復雜運動軌跡的成形工藝。

此案例選用曲柄壓力機的定義，在儲備區(qū)右擊，單擊壓力機，選擇手動定義，進入設備定義參數(shù)對話框，輸入設備參數(shù)，即完成定義。

4）溫度

溫度分為工件溫度和模具溫度，在溫度窗口中要設置換熱系數(shù)。在儲備區(qū)右擊選擇加熱——模具/工件——手動定義，即可打開溫度定義窗口。對于工件溫度主要參數(shù)有工件初始溫度、工件與環(huán)境的熱傳導系數(shù)，工件與環(huán)境的熱輻射，對于傳熱系數(shù)可以設置成固定值，也可以自動判斷，也可以數(shù)表控制。如圖所示，工件初始溫度20℃。

對于模具溫度參數(shù)，需設置模具初始溫度、模具對環(huán)境的傳熱系數(shù)、模具對工件的傳熱系數(shù)、模具對環(huán)境的輻射系數(shù)，參數(shù)可以恒定值、自動判斷、數(shù)表進行系數(shù)設置。如圖所示，設置模具溫度為室溫20℃，其它系數(shù)按默認設置即可。

默認的冷成形環(huán)境溫度為20℃，熱成形環(huán)境溫度為50℃，用戶可根據(jù)自己的環(huán)境溫度進行設定

5）摩擦

Simufact.forming有自己的摩擦庫，用戶可以從摩擦庫里選擇對應的摩擦進行工藝分析，也可以自己手動創(chuàng)建摩擦數(shù)據(jù)，并可將自己建立的摩擦保存到數(shù)據(jù)庫里，方便下次從數(shù)據(jù)庫里直接導入。在儲備區(qū)空白處右擊——單擊摩擦——數(shù)據(jù)庫——選擇對應摩擦，即將摩擦數(shù)據(jù)導入至儲備區(qū)。

6）網(wǎng)格

Simufact.forming自帶網(wǎng)格劃分，可劃分四面體網(wǎng)格、六面體網(wǎng)格、鈑金實體/殼單元等一些網(wǎng)格類型。軟件一般會自動推薦網(wǎng)格劃分尺寸，一般情況下按照推薦網(wǎng)格劃分尺寸進行網(wǎng)格劃分即可，也可進行網(wǎng)格局部細化，建立局部細化區(qū)域，設置細化級別，進行局部細化。雙擊workpiece下的Mesh，進入網(wǎng)格劃分窗口，點擊創(chuàng)建初始網(wǎng)格，點擊確定，在彈出的窗口，點擊確定即保存網(wǎng)格重劃分控制參數(shù)，即完成網(wǎng)格創(chuàng)建。在這里我們需要添加局部細化區(qū)域，如圖所示，點擊細化區(qū)域，進入細化區(qū)域添加界面，添加細化區(qū)域控制形狀，并設置細化區(qū)域的級別，細化區(qū)域范圍可以用坐標精確控制，也可通過鼠標拖拉的方式控制其大小，這里輸入?yún)?shù)控制區(qū)域大小，并設置區(qū)域框參考模具，然后再點擊創(chuàng)建初始網(wǎng)格，這時候就完成了帶有局部細化的網(wǎng)格劃分。