simufact自定義新材料的方式

前所使用仿真軟件多為國外軟件。軟件內置的材料數據庫大多數都是國外標準,我們時常遇到材料數據庫中沒有實際加工所需材料。這時需要我們自己導入新的材料數據。一般來說,大多數軟件均可由用戶自定義材料數據。方式大同小異。首先我們要通過實驗得出所需要的材料參數,以 simufact.forming軟件舉例主要分為兩個部分:(1)
熱物性參數:
泊松比,固定值,金屬材料一般為0.3
密度,一般為固定值
導熱率(thermal&conductivity),隨溫度變化,Thermal為simufact.forming界面中代表單詞,conductivity為simufact.formingGP界面中代表單詞
比熱容(specific heat),隨溫度變化
熱膨脹系數(Coefficient of thermal&Thermal expansion),隨溫度變化,Coefficient of thermal為simufact.forming界面中代表單詞,Thermal expansion為simufact.formingGP界面中代表單詞
(2)
應力—應變數據:應力一般為隨溫度、應變速率和應變變化。
以上參數均可通過實驗手段獲得,這里對如何做實驗不再詳述。下面來介紹simufact軟件中如何新建材料。在simufact軟件中我們可以通過多種方式新建材料。
simufact.forming(windows)界面新建材料方式一
新建工藝仿真
打開simufact.forming軟件。創建新的工藝仿真:
(1)在軟件界面點擊File,點擊下拉菜單中的New Project
(2)快捷鍵Ctrl+N
(3)點擊新建圖標
點擊OK確認,彈出初始化界面。
2.2 新建材料
(1)
單擊Insert或者在對象儲備區點擊鼠標右鍵,依次選擇Model—Material—Manual;
(2)在彈出的自定義材料對話框中,我們可以輸入楊氏模量,泊松比,密度,導熱率(thermal Conductivity),比熱容(specific heat capacity),這里我們可以輸入材料的Elastic屬性,比熱容和熱導率是材料內在屬性,我們在做熱力耦合模擬時需要用到這兩個參數,這里定義為常量。如果需要定義為隨溫度變化的變量,見下文。如圖1所示;
simufact自定義新材料的方式的圖1
1 新建材料 Elastic 屬性對話框
(3) 使用鼠標左鍵點擊Plastic屬性標簽,在冷鍛中,大多數金屬的流動應力和應變隨應變速率變化可以忽略不計。而加工硬化是最重要的。在熱鍛中,特別是在再結晶溫度以上時,應變速率對流動應力和應變的影響越來越重要。在Plastic選項卡上,我們首先要選擇材料的類型,這里提供四種選擇,右側顯示對應的公式,如圖2所示,相關參數如圖2所示。如果需要輸入應力隨應變、溫度、應變速率變化的曲線,選中Dependent on heat,然后點擊Open Table。各參數的物理意義對應右側公式。同理,在Damage選項卡里面可以輸入材料的損傷模型相關參數。
?最小屈服應力
?應力
?應變硬化指數
simufact自定義新材料的方式的圖2
2 Plastic 屬性對話框
詳細可以參考
3 Simufact.forming(windows)界面新建材料方式二
通過方式一,我們可以看到,Elastic選項卡中只能輸入固定值,如果我們想在simufact.forming(windows界面)新建材料,并且Elastic選項卡中我們想輸入隨溫度變化的參數。我們可以通過修改材料文件來實現。
軟件安裝完成后,windows界面中材料文件在Program Files\simufact\forming\10.0\sfForming\MasterLibrary\Material目錄下。這里我們以該目錄下Steel目錄中DIN_1.0303(T=20-500C).sf材料文件為例,通過記事本打開該文件。如圖3所示,我們可以發現,在改文件中,ThermalCoefficient、YoungModulus、HeatCapacity、ThermalConductivity均是和溫度相關的變量。輸入數據格式請參考軟件源文件格式。
最下面應力應變參數則和溫度及應變速率相關。
simufact自定義新材料的方式的圖3

圖3 材料數據庫材料格式

我們可以在simufact.forming軟件中打開,從材料數據庫中導入DIN_1.0303(T=20-500C)材料,我們可以發現,Elastic選項卡中項目均為變量。如圖4所示。
simufact自定義新材料的方式的圖4

圖4 DIN_1.0303材料Elastic選項卡

4 Simufact.formingGP(Marc)界面新建材料方式一
打開simufact.formingGP界面,首先選擇工作類型Select job-type,假設我們選擇3d analysis-coupled。在彈出的初始界面點擊material properties。點擊new新建材料。如圖5所示。
simufact自定義新材料的方式的圖5

圖5 新建材料步驟

點擊下方general、structural、thermal分別進入材料自定義詳細設定,分別彈出界面如下。如圖6所示
simufact自定義新材料的方式的圖6

圖6 詳細菜單

詳細可參考軟件自帶幫助文檔simufact\forming\10.0\doc\sfFormingGP文件夾下面sfmarc_command_reference.pdf文檔CHAPTER 6Material Properties所述。這里不一步一步講解如何導入新的材料參數。
5 Simufact.formingGP(Marc)界面新建材料方式二
同理,我們也可以通過直接修改材料數據文件來定義新材料。Simufact軟件安裝完成后,marc界面中材料文件在
\simufact\forming\10.0\sfFormingGP\materials和\sfMarc\AF_flowmat目錄下。材料文件均可用記事本打開,輸入格式請參考軟件自帶材料數據文件格式。
6 使用simufact軟件提供的基于Jmatpro開發的額外材料數據庫MatILDa建立新材料
1、將熱拉伸或壓縮應力應變數據在excel中按照如下格式處理。并保存為.csv格式文件。
請注意應力應變曲線的正確性,否則不能用于有限元仿真。一般實驗做出的曲線不能直接使用,需要對相關數據點進行刪除才能用于有限元仿真。
simufact自定義新材料的方式的圖7
2、打開MatILDa軟件。彈出提示框“沒有選擇材料,是否使用所有材料組”,點擊是或者否均可。
simufact自定義新材料的方式的圖8
3、在新彈出的界面中點擊下方的New新建材料。
simufact自定義新材料的方式的圖9
4 、點擊上方菜單欄,導入新的應力應變曲線,選擇從文件讀取。
simufact自定義新材料的方式的圖10
5、在新彈出的對話框中點擊open,選擇之前按照規則編輯的.csv文件。
6、讀取完畢后,在新彈出的對話框中點擊save保存。然后點擊return返回
simufact自定義新材料的方式的圖11
7、在主界面可以點擊chart查看應力應變曲線。

simufact自定義新材料的方式的圖12
8、點擊菜單欄如下菜單,在彈出的界面輸入相應的物理數據,如泊松比、密度、熱傳導系數等。然后點擊 save 保存。
simufact自定義新材料的方式的圖13
simufact自定義新材料的方式的圖14
9、返回主界面設置材料名稱等參數,保存材料。
10、打開simufact.forming軟件,選擇從matilda導入材料數據。
simufact自定義新材料的方式的圖15
11、選擇之前所保存的材料,點擊load
simufact自定義新材料的方式的圖16
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