Simufact.forming產品介紹

Simufact.forming在一個簡潔的GUI界面上完成各種工藝仿真分析的所有工作，包括建模，工藝流程和工藝參數設置以及結果后處理,易于工藝工程師學習和掌握。Simufact.forming的界面直觀易用，使用標準Windows風格界面，采用專業化語言，采用鼠標拖拽實現快速建模。前、后處理和求解計算均在同一個GUI下實現，簡便易用。即使沒有CAE軟件使用經驗的工程師，通過簡單的培訓，也能快速、熟練的應用Simufact.forming軟件進行各種金屬成形過程仿真，更大的簡化工程師前期建模的工作量。

鉚接問題

鉚接仿真軟件需要解決的主要問題如下：

（a）對各種鉚接工藝進行模擬；

（b）分析各個工藝參數設計是否合理，其中包括鉚釘的形狀、模具的設計、沖頭的進給力、材質等；

（c）產品加工可行性驗證前期指導，例如當前工藝方案下是否能夠得到滿足要求的連接結果（互鎖距離、底板最終厚度等），以及是否滿足后續的機械性能要求；

Simufact.forming的用戶界面（上圖顯示了鉚接后的狀態）

對于鉚接完成后的虛擬機械性能測試，可以采用通過2D分析得到的鉚接結果自動擴展得到3D模型，并基于3D模型和初始鉚接狀態（鉚接結束時的變形、應力、應變作為機械性能分析的初始狀態）進行后續的虛擬機械性能仿真。Simufact不僅能夠定義2D平面和軸對稱模型，還可以進行循環對稱模型的定義。

基于Simufact.forming鉚接模塊進行鉚接以及鉚接后的虛擬機械性能測試

Simufact.forming具有完整的網格劃分工具（面網格劃分器、體網格劃分器、環形網格劃分器），可以自動生成二維（三角形、四邊形）和三維（四面體、六面體）單元；可以自動進行三角形和四邊形以及四面體和六面體網格的自動細化和自適應重劃分；Simufact.forming可以基于指定的盒形/圓柱形區域包含的局部模型進行網格加密的處理。Simufact.forming獨有的技術是基于結構的形狀進行表面網格的自適應加密(結構的內部網格依然采用粗化網格)。

Simufact.forming自動六面體（四面體等）網格劃分和局部網格細化

Simufact.forming可以基于多種變量例如：應力、應變、溫度進行網格自適應重劃分,Simufact.forming具有基于“nodes in contact” 即處于接觸的節點所在的單元進行網格自適應重劃分的技術。Simufact.forming通過網格自適應能夠實現模型在求解過程中自動調整網格的質量（形狀、尺寸），從而確保分析收斂和結果的精度。

 Simufact.forming具有豐富的模型數據接口，可以直接導入目前通用的CAD軟件創建的幾何模型，包括：Catia、UG、Pro/E、SolidWorks和Inventor等，無需轉換為中間格式；Simufact.forming也支持導入中間格式模型文件，如：Parasolid、DXF、STL、IGES、VDA、STEP和ACIS。Simufact.forming支持整個裝配體結構的直接導入。在導入時可以對幾何模型進行修復，例如：小的幾何特征（小面、通孔、盲孔等）進行編輯（抑制或刪除）。

Simufact.forming提供了幾何缺陷檢查工具，可以自動檢查導入的幾何曲面中是否存在中斷邊/孔洞、退化面、小面、小臺階、自接觸、重疊面、極端夾角等，通過分類標注幫助使用者快速識別有問題的模型輸入進行修改或調整。

幾何缺陷檢查工具

通過對導入的幾何（例如模具等）進行幾何缺陷檢查，有助于改善由此造成的仿真收斂性差以及和模具接觸區域精度差以及無法進行網格劃分/重劃分等問題。

將模型導入后可以通過simufact.forming提供的定位工具進行簡便快速的裝配和重定位設置，該功能提供四種方式：平移模式、旋轉模式、快速定位（基于重力建立接觸）模式、區域定位模式。可以通過多種方式指定旋轉中心，例如：點選節點、自定義坐標等方式。提供undo和redo工具，方便撤銷或重新執行操作。

Simufact forming支持多個對象同步定位調整操作，無需每個部件分別調整，從而實現更便捷的進行裝配結構的快速重定位調整。

Simufact.forming可以導入已經劃分好的網格（六面體、四面體或三角形、四邊形）進行工件（或坯料）以及模具的定義。

Simufact.forming提供了豐富的單元類型滿足各種成型工藝過程的模擬，其中包括：三角形單元，四邊形單元，四面體單元，六面體單元，殼單元，軸對稱單元，平面單元。對于鈑金加工工藝仿真，還可以劃分高效的實體殼單元，可以在確保計算精度的同時采用更少的單元進行分析。

Simufact中的六面體單元(具有8個積分點)能提供更為精確的計算結果,對于特殊結構或無法自動劃分六面體網格的工件，Simufact中還提供了高精度的四面體單元(具有4個積分點)，相比常規的四面體單元（一個積分點），Simufact中的四面體單元能夠提供更為準確的計算結果。針對模具或工件在Simufact中提供了分別用于大應變(如：金屬流動)和彈性應變  (如：模具應力)分析的四面體單元類型。

Simufact.forming具有材料數據庫：目前有700多種材料數據，包括通用鋼、不銹鋼、工具鋼、鋁合金、鈦合金、鎂合金、銅、鑄鐵、鎳合金、鈷合金等材料數據。可用于各種冷、熱、等溫成型、焊接及增材制造工藝過程仿真。

Simufact.forming的材料數據庫針對各種材料專門提供了GUI界面，每種材料涵蓋了基本信息、化學成分、機械性能參數、熱力性能參數、流變應力曲線、失效、微觀組織、相變等信息，提供GB材料牌號對照。

Simufact的材料庫獨立于軟件，支持用戶自定義材料數據（通過表格曲線或解析模型方式定義）、編輯原材料數據、從外部導入材料數據，Simufact.forming支持導入的材料數據格式有：umt/gmt(Matild)/mat/mfd/sf(Simufact.forming)/jmt(JMatPro)。

Simufact.forming提供了各種材料模型，包括彈塑性、剛塑性、粘塑性、損傷、成型極限等，在Simufact.forming中提供的經過優化的有限元求解器完全支持彈塑性耦合分析,可以提供與其他軟件采用的剛塑性或粘塑性模型相同的計算效率。Simufact.forming還能夠考慮鉚接分析中板與板之間的涂膠層的影響。

Simufact.forming鉚接分析中涂膠層的影響（左圖: 紅色區域 右圖：膠層材料）

Simufact.forming提供了豐富的設備庫，包括：曲柄壓力機、螺旋壓力機、對擊 錘、液壓機、機械壓力機等設備，并且提供了不同噸位的設備庫，用戶可直接調用設備庫中的數據使用，也可以將自定義設備保存到設備庫中，方便后續其他用戶再次使用。Simufact.forming既可以直接導入幾何體模型作為剛體（或可變形體）進行模具的定義，也可以自動創建模具的幾何模型進行分析。

Simufact.forming可以對模具指定任意運動。該運動可以是基于標準設備的參數輸入,也可以是載荷相關、速度相關、時間或行程相關的運動。Simufact.forming可以對模具（如進行橫向拉伸或剪切性能虛擬仿真時可針對加載工具定義任意方向或多個方向的復合轉動等）定義兩個方向或三個方向的復合運動。例如下圖所示：沖頭的進給運動（采用液壓機控制）以及橫向拉伸時的工具進給參數設置（隨時間變化的x方向的進給速度）。

針對沖頭的進給運動（左）以及橫向剪切時的工具進給參數設置（右）

Simufact.forming可以定義由彈簧驅動的模具，可以同時指定彈簧剛度和初始載荷。Simufact.forming還提供平動/轉動具有非線性行為的彈簧的定義功能。Simufact.forming提供了兩種模具彈簧，可以定義壓縮和拉伸彈簧，如下圖所示，其中對于鉚接中使用的壓邊圈可以進一步設置壓緊力，如下圖所示：

鉚接中的壓邊圈的壓緊力通過模具彈簧設置

Simufact.forming提供4種類型的摩擦模型,除庫倫摩擦、剪切摩擦意外，其中IFUM摩擦模型可以定義與流動-速度相關的摩擦。Simufact.forming還提供粘-滑摩擦模型。

Simufact.forming提供了高度專業化的溫度相關模型用于參數(初始溫度、熱交換、輻射、接觸傳熱)的自動化設置，可以模擬各種冷、熱成型過程中工件與周圍環境的換熱、旋輪與工件的接觸摩擦生熱和接觸導熱以及工件與其它模具見的接觸換熱。

Simufact.forming的后處理可以以變形圖、云圖、X-Y圖、曲線、數值表達、矢量圖、切平面、動畫等方式顯示結果。結果類型包括：溫度、變形、殘余應力、相變、材料流動、硬度、應變、接觸區域、熱流密度、溫度梯度、厚度變化等的結果。結果的顯示可以基于全局坐標系或自定義的局部坐標系，對于自定義結果的設置在Simufact.forming中實現起來也非常方便。

定義切平面顯示結構內部結果時，可以指定沿著任意平面進行切割，例如：平行于全局坐標平面、指定任意法線、或與全局坐標平面成任意角度等。在顯示結果時可以只顯示被切割后剩余部分模型、與切平面相交部分截面、與切平面相交部分外輪廓等。

對切平面結果的不同顯示模式(左：顯示半個模型 中：截面   右：輪廓)

Simufact.forming進行鉚接分析后，可以將關鍵尺寸直接測量并輸出，方便設計工程師進行工藝可行性和合理性的評估，在鉚接分析后Simufact.forming除了可以直接輸出整個過程中鉚釘、板料等的變形、應力、應變等結果（下圖：中）外，還可直接輸出互鎖距離interlock（下圖：左），底部剩余厚度bottomthickness，鉚釘頂部最終位置finalrivet head position，以及輸出整個鉚接過程中沖頭上的力的變化曲線（下圖：右）。

仿真結果（左：關鍵尺寸測量 中：鉚接過程結果云圖 右：沖頭力曲線）

仿真結果（鉚接后的虛擬機械性能測試仿真：橫向拉伸/剪切等）

 

Simufact.forming基于強大的、被廣泛認可的非線性求解器Marc開發，提供了直接和迭代求解器，具有很好的求解收斂性和穩定性。

Simufact.forming提供了兩種方式的高性能計算求解技術：DDM和SMP，針對大規模模型可以充分利用高性能計算硬件進行快速準確的求解。

Simufact.forming軟件具有和眾多軟件的數據接口，用戶不僅可從JMatPro等專業材料數據仿真軟件導入所需要的材料參數，還可將其它軟件的計算結果，如simufact.welding（焊接）的結果導入simufact.forming進行后續的焊接仿真計算。或者將simufact.forming成型仿真結果導入simufact.welding進行后續焊接工藝仿真計算。實現工藝鏈的仿真分析。

Simufact.forming的工藝鏈仿真

Simufact.forming還提供了專門的連接優化設計模塊，Simufact.forming提供的連接優化模塊提供了針對單組設計（singlestack）和多組設計（assembly）的自動優化功能，目前提供兩種類型的鉚接工藝的優化設計功能，它們是：SPR（自沖鉚）和CLI（埋頭鉚），針對連接優化設計Simufact.forming專門設計了方便易用的GUI界面，如下圖所示，使用者可以根據關注的內容通過向導式的工具開始模型的設置和結果的提取。

Simufact.forming連接優化設計模塊

對于優化設計中往往需要進行大批量的樣本進行計算和對比的情況，Simufact.forming通過對鉚接過程采用2D軸對稱模型分析的方式，可以大大縮短計算時間，幫助使用者提高計算效率，在后續的虛擬性能測試中可以基于鉚接的結果在Simufact.forming中自動轉為3D模型進行連續分析。

在單組設計優化中，使用者可以根據設計要求和已有資源進行設計變量、約束條件等的指定，其中包括：待連接板料的層數、各層板的材質以及板后、板與板間的涂膠層信息-材質/厚度（可選項）、所采用的鉚接設備、可以選用的鉚釘類型、壓邊圈的壓邊力、可以選用的下模具類型等。具體設置如下圖所示：

Simufact.forming連接優化設計模塊的參數設置菜單

   完成上述設置后即可開始進行批量仿真模型的自動創建和提交計算，當計算結束后Simufact.forming連接優化設計模塊會將計算結果進行批處理并標示出各個方案的可行性以及評分。Simufact.forming在對方案評估的過程中會綜合考慮鉚接后的關鍵尺寸、沖頭力等的結果，并對各個方案的上述結果進行對比和優選，如下圖所示：

    在結合實際可選用的設備的信息進行最終的方案評分，綠色為符合各項約束條件的優異方案配置、紅色為多項指標不符合設計要求的方案配置。

Simufact.forming的主要功能和特點：

1．鉚接工藝模擬

Simufact.forming具有機械連接、鍛造、沖壓、軋制、旋壓、擠壓、環扎、熱處理、壓力焊接等工藝過程的模擬功能，可以準確地模擬各種普通鉚接工藝過程，例如：實心鉚接、抽芯鉚接、環槽鉚釘鉚接、無鉚釘鉚接、自穿孔鉚接、快速鉚釘鉚接。針對存在多步成型和仿真需求的鉚接以及后續的機械性能評估過程，Simufact.forming通過其自動多步分析功能，可以快速、簡便的實現多工步的分析模型自動創建和不同工序間的結果和模型數據的自動、快速傳遞。

2．鉚接關鍵尺寸、塑性應變、殘余應力、沖頭力的準確預測

Simufact.forming具有魯棒性更強的求解算法和網格重劃分技術，具有六面體單元和四面體網格劃分工具，能夠進行各種鉚接工藝及后續的機械性能評估的精確、高效的仿真計算；具有回轉體網格劃分工具和六面體網格自動創建能力，可以對鉚接過程進行精確仿真，可以準確的預測鉚接后的關鍵尺寸（互鎖距離interlock、底部剩余厚度bottomthickness，鉚釘頂部最終位置）、應力、應變、沖頭力、分離破壞力等的變化情況。

Simufact.forming中的六面體單元(8個積分點)能提供更為精確的計算結果，提供的四面體單元(具有4個積分點)同樣能夠提供準確的計算結果。Simufact.forming提供了分別用于大應變(如：金屬流動)和彈性應變  (如：模具應力)分析的單元類型。Simufact.forming提供的經過優化的有限元求解器完全支持彈塑性耦合分析.可以提供與其他軟件采用的剛塑性或粘塑性模型相同的計算效率，具有仿真結果精度高，并且與試驗結果相符，結果可靠性高的特點。

3．數據接口

Simufact.forming可以導入BDF及ARC格式網格，兼容大部分CAE系統的數據模型，如NASTRAN，IDEAS，Ansa，HYPERMESH，Abaqus等。可以讀入商用CAD軟件建立的工件和模具的模型，例如：ProE、CATIA（V4、V5、V6）、UG、Solidworks、Parasolid、AutodeskInventor以及其他中間格式（iges、igs、stp、stl、step、jt）

Simufact.forming鉚接仿真應用案例

管狀鉚釘鉚接（試驗和仿真對比）

    

實心鉚接

    

抽芯鉚接（試驗與仿真對比）

   

環槽鉚釘鉚接

無鉚釘鉚接

       

快速鉚釘鉚接

     

多層板自穿孔鉚接（可考察中間膠層的影響）

 

 文章來源SH赫普