Simufact

先進和便捷的金屬成形模擬軟件

金屬成形工藝分析技術的領航者

Simufact 公司是世界知名的CAE公司，成立于1995 年，總部位于德國。核心業務是金屬成形工藝模擬軟件的開發、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仿真技術，引領全球金屬成形工藝模擬技術的最新發展方向。
Simufact 公司一直以來就是美國MSC.Software 公司的商業合作伙伴，為其金屬成形工藝模擬軟件提供源程序并進行開發。2005 年收購MSC.Software 的MSC.Maufacturing （即以前的MSC.Superform 和MSC.Superforge ）軟件，并在此基礎上經高度整合研發出simufact 軟件，產品性能極大提升，使得高度復雜金屬成形工藝的模擬成為現實，標志制造業模擬仿真新時代的來臨。

Simufact 軟件采用純Windows 風格的圖形交互界面，操作簡單、方便。求解器將全球領先的非線性有限元求解器MSC.Marc 和瞬態動力學求解器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、強健和高效的求解能力。

產品介紹

適用領域
l 塑性加工工藝分析
包括模鍛、輥鍛、旋壓、墩擠、擠壓、拉拔和軋制等體積成形工藝和沖壓等板料成形工藝。
l 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。
l 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，成形和卸載后材料的回彈及殘余應力分析等。
l 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
l 容易操作
純Windows 風格的圖形交互界面，易于掌握；內置各種成形工藝模版，優化不同成形工藝的模擬參數；采用拖放技術快捷的建模；建模、運算和結果顯示集成在同一界面中。
l 模擬精度高
將MSC.Marc 和MSC.Dytran 求解器融合在一起，提供FEM 和FVM 兩種求解方法，能夠解決各種復雜的金屬成形工藝問題，且具有極高計算精度。
l 模擬速度快
simufact 軟件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法提高至少5－10 倍。
l 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后三維的多工步成形分析。
l 網絡自適應技術
在simufact 中采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，用戶不需要額外掌握單元劃分技術。
幫助用戶
l減少原型試驗次數
l 優化金屬成形工藝，提高產品質量
l 縮短產品設計周期，提高市場競爭力
l 減少材料浪費，降低生產費用
l 提高機械設備利用率微觀組織分析
l 增加過程的穩定性
l 通過虛擬測試，改進工具理念
l 延長機器有效使用時間
l 擴展產品組合——更復雜的成型部件
預知加工結果
l確定材料的流動過程
l 確定模具的填充情況
l 確定成形后的形狀
l 確定最佳的預鍛件形狀
l 輔助設計多級鍛造的過程
l 預防材料折疊和其它缺陷
l 確定材料在成形過程中各個物理場量的情況

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

預知材料的性能
l 預測工件成形后的性能
l 預測工件的加工硬化
l 預測工件的殘余應力
l 預測加工受損程度
l 預測加工過程中材料的微觀組織轉變。
預知加工設備
l 確定加工中的載荷－行程曲線
l 合理選用機械設備和成形方法
功能簡介

前后處理界面

純Windows 風格的圖形交互界面，用戶非常容易掌握，使金屬成形過程建模、仿真、評定和結果動畫處理等一系列過程尤其簡單。

內置多種工藝過程窗口，系統自動選擇最佳求解方法，優化模擬參數。

l 預鍛 l 閉式模鍛
l 正擠壓 l 反擠壓
l 齒輪鍛造 l 開式模鍛
l 彎曲 l 軋制
l 剪切 l 強化
l 冷卻 l 焊接

現代化的GUI 界面，基于特征化、參數化建模。

l 快速、高質量自動生成六面體、四面體等網格。
l 采用全自動網格自適應技術，用戶不需要額外掌握單元劃分技術。
l 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。
l 對于高級用戶可以設定控制單元重劃分準則，及重劃網格的目標單元尺度后， 程序自動地控制何時劃分、怎樣劃分。

仿真的工況過程
從工模具的預熱到成形后工件的冷卻，simufact 可以仿真整個金屬成形過程，完整的金屬成形過程包含以下工步。l 預加熱和放置工件
l 沖頭靠貼工件
l 成形仿真
l 終止成形－可取決于

u 到達下死點

u 最大載荷
u 全部接觸等
l 移開沖頭
l 取出工件
l 冷卻

數據庫支持

l simufact 軟件擁有材料數據庫和加工設備數據庫，數據庫為開放式結構，用戶可以對數據庫進行修改和擴展。
l 設備數據庫中包含鍛錘、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，用戶也可自定義工模具的運動方式。
l 系統提供多種材料的材料數據庫，包括：鋼材、工模具鋼、銅、鋁等有色金屬、鈦合金和鋯基合金等。
l 用戶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、彈粘塑性和剛粘塑性，供用戶自由選擇。

2D-3D 分析自動過渡

l
simufact 是三維金屬成形模擬軟件，但同時也集成了二維模擬功能。
l 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，允許在一次分析中完全自動地進行先二維后三維的多步鍛造分析。

加載步長自動控制

l 分析過程中可以采用固定時間步或位移步等步長控制加載，也可采用自適應步長控制加載。
l 采用這些自適應的加載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，表現出很好的迭代收斂性和求解精度。
接觸

l 為成形工藝仿真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。
l simufact 支持的接觸摩擦模型有剪切摩擦、軋制摩擦、經典的和修正的Coulomb 摩擦等。
l simufact 接觸算法具有探測自身接觸的能力，用于模擬工件加工過程中流動受阻出現的重疊十分有效。
l simufact 接觸算法本身并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適應控制技術的完美結合，使其特別適于分析材料的大變形流動。
有限體積法求解技術

l simufact 不僅采用傳統的有限元法求解金屬成形工藝問題，還首次應用有限體積法求解高度非線性大變形問題。
l 金屬成形是高度非線性工藝過程，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復雜，采用基于有限體積的材料流動模擬技術，突破了傳統有限單元技術模擬極度大變形材料流動的障礙。
l
simufact 采用的固定在空間的有限體積Eulerian 網格技術，是一個固定的參考框架，單元由節點連接構成，節點在空間上固定不動。非常適于精確模擬材料大變形問題，完全避免了用有限單元技術難于處理而又無法回避的三維網格的重劃分問題。
l
simufact 采用了分辨率增強技術（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。
l 多道次鍛造過程，跟蹤材料表面的小平面數量會非常大。simufact 提供的圖形界面網格稀化器，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，所需內存反而減少。
有限單元法求解技術

l simufact 既支持基于更新歐拉方法的剛塑性分析，也允許完成基于更新拉格朗日方法的彈塑性分析。
l 更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、模具膨脹和工件殘余應力結果。
l Simufact 對非線性方程組的迭代解法是牛頓－拉夫森迭代。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迭代解法。稀疏存儲迭代求解器具備了求解效率高、精度好的特點，能支持大規模的金屬成形分析。
模擬結果輸出

l 各變量場云圖的顯示
l 可以任意切片顯示工件內部場量
l 速度矢量表示
l 材料流線顯示
l 設備的載荷—行程曲線
l 任意點的變量值查詢
l 質點流動追蹤功能
l 尺寸測量工具
l 模擬結果可輸出為文本文件、圖片、動畫
l 可以輸出變形后的工件形狀及場量分布
用戶子程序
l 為用戶提供了30 余個可訪問和修改程序缺省設置的用戶子程序接口，用戶利用這些接口可以完成許多重要的仿真分析。
批量模擬

l 可以同時提交多個模擬任務，無需人工干預，系統按順序自動完成各個模擬任務，如果某個模擬過程意外終止，那么將繼續進行列表中的下一個模擬任務。
simufact軟件的功能模塊

simufact.project 系統管理工具，具有強大的功能和適應性，方便不同的用戶根據自己的需求進行管理，可以分別對模擬項目、數據、資料、以及產生的檔案文件進行有效的管理。
simufact.forming成形工藝模擬系統，可以完成所有的金屬成形工藝的模擬仿真，具有獨立的材料數據庫、機械設備數據庫等，是MSC.SuperForm和MSC.SuperForge的升級版本。
Simufact.joining 機械方法連接工藝仿真模塊，無論是鉚釘、鉚接、鎖緊螺栓連接都可以這模塊中被成功模擬。
Simufact.welding 焊接工藝仿真模塊。
Simufact.materials 材料數據庫模塊，為成形工藝模擬提供可靠的材料數據，這些數據不僅包括材料的流動應力、化學成分和一些熱參數，還包含組織相變信息，例如再結晶、晶粒的長大等。此模塊同時支持simufact和MSC.Marc。
Simufact.quickpost 模擬結果分析模塊。
Simufact.dieload 工模具載荷分析模塊，此模塊同時支持simufact和MSC.Marc。
Simufact.mesh 網格劃分模塊，支持三維六面體網格的劃分，同時支持二維網格轉化為三維網格，此模塊同時支持simufact和MSC.Marc。
Simufact. kinematics
機構運動模塊，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中建立相應的數據庫，對于特殊的運動模式可以在此模塊中定義。
工藝應用實例：