QForm型材擠壓模擬計算工作站配置探討

(一)QForm軟件簡介及功能
型材擠壓模擬是在實際產品生產加工前,通過三維建模和有限元分析技術,模擬、評價和優化型材擠壓模具以及工藝參數而開發的專業CAE系統。它可以精確模擬材料的溫度、應力,變形,流動,焊合等幾個方面性能的變化過程和結果,從而獲得整個鍛造加工過程中的溫度變化、材料流動、焊合情況、應力場、形狀變化等各種信息,利用這些信息,優化模具工作帶長度及分流孔大小位置等參數,提高現有的模具設計手段及減少模具設計時間。

QForm軟件是俄羅斯針對鍛造與擠壓工藝開發的有限元模擬軟件,QForm模塊包括:擠壓,模鍛,輥鍛,楔橫軋,環軋,自由鍛,型材擠出以及熱處理,同時提供了大量的材料數據以及設備和潤滑劑數據。

使用QForm軟件擠壓模塊,可以模擬由于材料流動不均勻,鋁合金在擠出后可能會發生的扭轉和彎曲現象。還可以精確計算材料流動的其它方面,例如空心型材焊合線的位置等。軟件對于型材擠壓有專門的操作界面,能快速導入幾何模型,自動生成有限元模型,還可以自動識別工作帶且把他們參數化,易于修改調整。通過工作帶編輯器對工作帶區域進行修改和優化,可以得到均勻一致的擠出速度和規則形狀的型材。另外通過耦合模擬技術還可以考慮擠壓模具實時變形,使計算更為精確。

QForm-Extrusion 是QForm 軟件中專門用于型材擠壓成形模擬并優化工藝設計的模塊。QForm擠壓模擬模塊有以下特點:

? 擠出過程分析 使用QForm型材擠壓模塊,可以在計算機上把整個的型材擠出的過程再現,目前可以模擬鋁、鎂、銅合金的實心,空心,半空心型材。

? 擠出速度分析  考慮擠出時的粘性摩擦,溫度,形狀,厚度,模具角度,內部形狀等,分析計算型材各位置的擠出速度,分析擠出工藝合理性。

? 擠出形狀分析  模擬擠壓型材尖端形狀是否合理,分析查找出現不一致的原因。

? 溫度場分析  溫度場模擬可以模擬擠壓工藝過程中各個位置的溫度變化,可以幫助我們判斷材料的成型性。

? 材料軌跡跟蹤 軟件中帶有材料例子跟蹤功能,顯示材料擠出過程中的流動軌跡,觀察材料的流動現象。

? 各位置材料的曲線圖 分析各位置軌跡點的曲線圖,包括溫度,應力,應變,速度,位移隨時間,距離的變化曲線圖,并可以保存成表格方式。

? 焊合線位置分析 分析焊合線位置,是否處于拐角或容易應力集中的區域,模擬通過改善模具對焊合線位置的影響,找到最適合的工藝。

? 工作帶編輯器  軟件可以自動提取工作帶的幾何,并把它參數化,可以對工作帶進行修改,并且軟件自帶一個專門的工作帶編輯器,通過手動修改或者幾何導入的方式,都可以方便的對工作帶進行編輯修改,從而得到合適的參數。

數據庫 軟件提供了材料數據庫和設備數據庫。材料數據庫包括坯料,模具以及潤滑劑材料,并且也可以創建添加自己的常用材料數據。設備數據庫包括各種壓力機,并且可以根據我們現有的壓力機型號參數,添加到設備數據庫中,方便以后使用。

復雜的摩擦條件 因為在型材擠壓中摩擦條件很復雜,尤其工作帶上的摩擦,分為粘性和滑動層,又與許多因素,如型材厚度,擠壓率,擠壓速度,預熱溫度等因素相關,QForm為此開發了專門的粘性混合摩擦模型,更為精確的模擬實際擠壓過程。

(二)模擬計算軟件特點
(1)前處理(網格劃分)
幾何接口 軟件可以直接導入其它幾何建模軟件的模型導入到QForm中,目前二維軟件采用dxf接口,三維采用igs和stp接口格式,可以導入AutoCAD、 UG、Pro-E、Solidworks等所有常用CAD建模軟件的幾何,并且自帶的幾何修復功能可以對導入幾何進行自動修復。
網格劃分 采用全自動網格劃分,基本不需要手工參與,包括在求解過程中,網格會自動生成,并且軟件采用自適應網格,在倒角以及曲面位置可以自動把網格劃分的細密,這樣可以提高求解精度的同時,減少計算時間。

(2)求解階段
ALE拉格朗日歐拉混合法  在模具內采用歐拉網格,使用于大變形應變問題分析,網格進行實時劃分,保證在模具內的材料的計算精度,模具外的材料采用拉格朗日法模擬分析,變形小,網格采用固定網格,保證擠出過程的準確快速的模擬。

QForm型材擠壓模擬計算工作站配置探討的圖1

支持并行計算 Qform提供了并行求解的求解器,可以使用多個CPU并行運算,充分利用現有的計算機資源,加快求解計算速度。

模具熱耦合模擬  考慮模具的溫度變化,零件材料和模具的溫度場耦合分析,計算更精確。

模具變形耦合模擬 計算材料變形及應力的同時耦合計算模具的變形,另外模具分析可以分析工作帶的變形和偏斜角度,更精確的計算材料擠出的過程。 

(三) QForm仿真模擬計算工作站硬件配置

UltraLXX擁有完美和領先的工作站硬件架構,具有強大數據計算與圖形處理加速技術能力,滿足CAE模擬計算的每個環節計算過程最優化的硬件配置需求,當你需要一臺處理型材擠壓模擬計算的硬件配置,我們量身定制出具有高效、精準的圖形工作站,滿足多個模擬方案的計算需求,保證在計算過程的各個環節無瓶頸,讓你感受到無與倫比的專業性和高性能、高可靠,完美打造高速型材模擬仿真計算應用的最佳工作站硬件平臺

(1) 小規模仿真模擬計算配置推薦

QForm型材擠壓模擬計算工作站配置探討的圖2

計算規模分:
可以同時
模具直徑尺寸為500~600mm中等模具一套
或模具直徑尺寸為200~400mm的小型模具兩套

此處關鍵部分省略

(2) 中規模仿真模擬計算配置推薦

QForm型材擠壓模擬計算工作站配置探討的圖3計算規模劃分:
可以同時
模具直徑尺寸為700mm以上大型或極復雜模具一套
或模具直徑尺寸為500~600mm中等模具兩套
或模具直徑尺寸為200~400mm的小型模具三到四套

此處關鍵部分省略

(3) 大規模仿真模擬計算配置推薦

QForm型材擠壓模擬計算工作站配置探討的圖4

計算規模劃分:
可以同時
模具直徑尺寸為700mm以上大型或極復雜模具兩套
或模具直徑尺寸為500~600mm中等模具四套
或模具直徑尺寸為200~400mm的小型模具六套

此處關鍵部分省略

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