MSC.superforge概述
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一 總貌
航空航天、汽車、船舶等行業許多重要的零部件都通過鍛造加工生產出來。傳統鍛造工藝和模具設計通常借助于反復的實物試驗，周期長、成本高，而產品性能并不一定最佳。相反，鍛造過程的數值仿真技術的應用越來越顯示其優越性。MSC.SuperForge是一個全新的工業鍛造過程仿真軟件包，由功能極強的有限體積求解器和WINDOWS NT風格的易用圖形界面無縫集成。利用MSC.SuperForge的鍛造仿真技術，能夠大幅度減少反復試驗，縮短鍛造工藝開發周期，加快產品投放市場時間，增加獲利。MSC.SuperForge已被成功用于全球各大著名鍛造公司和零部件供應商的鍛造產品開發。
二 描述鍛造是高度非線性工藝過程，需要描述材料極度的3D變形和模具與工件之間復雜的相互作用。多數情形下，鍛造的毛坯形狀相當簡單，但最終產品的幾何形狀非常復雜，達到極度的材料流動通常需要分段進行，多個鍛造道次完成。面對如此艱巨和復雜的挑戰，MSC.SuperForge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，使這一難題迎刃而解。 滑輪鍛造 傳統的有限單元隨體網格，隨著材料變形而產生形狀奇異，無法回避的網格自動重新劃分技術難度很大。而MSC.SuperForge采用的固定在空間的有限體積Eulerian網格技術，描述材料相對于固定網格的流動。
材料在固定網格中的流動MSC.SuperForge把跟蹤工件表面幾何的曲面分網技術與表面分辨率增強技術（RET）完美結合，無需有限單元網格重劃，就能保證鍛造分析的精度和效率。利用這種工件表面跟蹤技術，材料在Eulerian網格中的流動可以自動地封閉在一個由三角形小平面圍成的封閉幾何曲面中，這些小平面不是有限單元元素，而是幾何元素，起到非常方便地跟蹤流動材料表面幾何形狀的作用。這些小平面是隨著封閉在其中的材料流動而運動，而且允許作為邊界參與描述模具與材料的接觸以及材料的自由表面運動。 包圍和跟蹤材料表面的小平面而表面分辨率增強技術（RET）提供了在模擬過程中自動細化這些表面小平面的能力。在多數鍛造過程中，表面小平面的不斷細分能保證工件外表面的連續變化，跟蹤可能會變得越來越復雜的工件幾何外形。RET允許在初始工件形狀簡單時用較稀疏的小平面，隨著鍛造過程中工件幾何形狀變復雜, 根據需要自動細分其外表面。與有限元方法中的網格重新劃分方法完全不同，RET在求解中既不是數值問題，也不必考慮其穩定性，它是幾何面而不是有限單元，因而在表面細分時沒有自由度等概念，也不存在通常有限單元網格重劃分時的一些由于大變形導致的求解精度及過度的CPU時間等問題。另外，MSC.SuperForge的RET技術也提供了自動稀化表面小平面功能，一旦自動細化的表面小平面數量過多，選擇表面小平面的稀化器降低小平面數量，有利于提高計算效率。
工件表面小平面的自動稀化MSC.SuperForge的這種技術特別適于用相當少的CPU時間，模擬材料流動異常復雜的鍛造過程。 葉片鍛造過程MSC.SuperForge能夠精確模擬鍛造過程，使鍛造工程師了解以下工藝因素對鍛造影響：· 模具幾何 · 壓機特性 · 溫度環境 · 潤滑條件 通過鍛造過程仿真，用戶能夠明晰整個鍛造工藝過程，包括：· 材料流動 · 模具填充度 · 飛邊區域 · 缺陷或重疊 · 模具載荷 雙連桿鍛造三 特色 全新的圖形用戶界面： MSC.SuperForge 采用純 WINDOWS NT 風格的圖形界面，具有同Microsoft Office應用軟件類似的易用性。用戶如果在PC機上已經熟悉了這類應用軟件，再學習MSC.SuperForge 就變得非常容易。MSC.SuperForge專為鍛造工程師設計的圖形界面，使鍛造過程建模、仿真、評定和結果動畫處理等一系列過程尤其簡單。 WINDOWS風格的圖形界面MSC.SuperForge的工藝過程窗口，是以結構化方式內置各種鍛造過程。這就允許用戶組合用不同鍛造道次創建一個新的鍛造過程，通過拖放技術，易于在鍛造過程中把模具和工件模型分配給不同的加工道次。同樣利用拖放技術，將材料特性、壓機類型，摩擦和熱傳導及模型間的導熱等需要考慮的各種因素分配給模具和工件。完成鍛造模擬后，結果自動轉入可視化和動畫處理。MSC.SuperForge 真正做到把鍛造建模、分析與結果處理無縫連接。 直接輸入模具幾何無網格分析：MSC.SuperForge 無需用網格劃分程序對模具和工件的CAD幾何劃分網格。以STL （StereoLithography)文件格式描述的CAD幾何可直接輸入圖形界面。用戶不需要額外掌握單元劃分技術。支持MSC.Nastran 的 Bulk Data 文件 格式：這就保證能夠將老版本的MSC.SuperForge 上的鍛造數據庫模型轉換成的bdf 文件格式，傳入新版本的MSC.SuperForge 繼續使用。在模具表面自動定位工件，支持全自動多道次鍛造從定義好的工業鍛造工藝過程中選擇所需的鍛造工藝定義坯料、模具和周圍環境之間的熱交換材料庫：包含4類用戶可定義的冷、熱鍛材料模型，能夠描述包括加工硬化、應變率和溫度效應的鍛造專用材料特性。此外，還提供擁有60多種材料數據的材料庫。通過圖形界面，用戶可選中材料庫中的合適材料，通過拖放分配給某個工件。用戶也可以自行創建新材料，豐富材料庫。定義工件和模具之間的庫侖摩擦或塑性剪切摩擦模型稀化：MSC.SuperForge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。這使得在鍛造過程中材料表面的小平面數量會上升。特別是對由一系列不同模具組成的多道次鍛造過程，跟蹤材料表面的小平面數量會非常大。MSC.SuperForge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。采用圖形界面的網格稀化器后，模擬速度大大加快，所需內存反而減少。表面稀化的精度由用戶根據可以接受的體積增/減量來定義。鍛造的橫擠效應：MSC.SuperForge 改進的分辨率增強技術 (RET)能夠模擬鍛造過程的材料橫向流動。2D鍛造仿真：MSC.SuperForge 是3D的鍛造模擬軟件，也提供了2D的鍛造模擬能力。采用全3D分析結合對稱條件，對平面應變或軸對稱鍛造提供更精確的模擬。用戶可以隨意選擇2D或3D的鍛造過程分析。如果想按2D鍛造分析，在圖形界面的3D模型上施加平面條件即可完成2D分析。2D分析結果按3D顯示。高級結果可視化和動畫處理：自動輸入結果文件，支持等值線、速度矢量、切片、時程曲線、動畫等多種后處理功能，并且允許多窗口顯示，便于結果比較。此外，諸如部件幾何尺寸測量、變量數值詢問等結果解釋工具，也一并提供。 結果后處理在線幫助系統：在線幫助系統為用戶提供如何使用圖形界面和鍛造過程模擬指南，例如，幫助系統的 getting started 部分和輸入數據的完整描述幫助用戶快速學會使用MSC.SuperForge。四 鍛造數值模擬的益處 在費用昂貴的模具制造和工藝過程確定之前，用戶采用數值工具模擬鍛造過程，在時間和費用上都會受益。MSC.SuperForge幫助用戶：· 減少原型試驗次數 · 改進模具設計、提高模具壽命 · 減少原材料浪費 · 以更經濟和快速的計算機模擬和優化，減少反復試探次數 · 縮短產品開發時間，提高產品質量
航空航天、汽車、船舶等行業許多重要的零部件都通過鍛造加工生產出來。傳統鍛造工藝和模具設計通常借助于反復的實物試驗，周期長、成本高，而產品性能并不一定最佳。相反，鍛造過程的數值仿真技術的應用越來越顯示其優越性。MSC.SuperForge是一個全新的工業鍛造過程仿真軟件包，由功能極強的有限體積求解器和WINDOWS NT風格的易用圖形界面無縫集成。利用MSC.SuperForge的鍛造仿真技術，能夠大幅度減少反復試驗，縮短鍛造工藝開發周期，加快產品投放市場時間，增加獲利。MSC.SuperForge已被成功用于全球各大著名鍛造公司和零部件供應商的鍛造產品開發。
二 描述鍛造是高度非線性工藝過程，需要描述材料極度的3D變形和模具與工件之間復雜的相互作用。多數情形下，鍛造的毛坯形狀相當簡單，但最終產品的幾何形狀非常復雜，達到極度的材料流動通常需要分段進行，多個鍛造道次完成。面對如此艱巨和復雜的挑戰，MSC.SuperForge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，使這一難題迎刃而解。 滑輪鍛造 傳統的有限單元隨體網格，隨著材料變形而產生形狀奇異，無法回避的網格自動重新劃分技術難度很大。而MSC.SuperForge采用的固定在空間的有限體積Eulerian網格技術，描述材料相對于固定網格的流動。
材料在固定網格中的流動MSC.SuperForge把跟蹤工件表面幾何的曲面分網技術與表面分辨率增強技術（RET）完美結合，無需有限單元網格重劃，就能保證鍛造分析的精度和效率。利用這種工件表面跟蹤技術，材料在Eulerian網格中的流動可以自動地封閉在一個由三角形小平面圍成的封閉幾何曲面中，這些小平面不是有限單元元素，而是幾何元素，起到非常方便地跟蹤流動材料表面幾何形狀的作用。這些小平面是隨著封閉在其中的材料流動而運動，而且允許作為邊界參與描述模具與材料的接觸以及材料的自由表面運動。 包圍和跟蹤材料表面的小平面而表面分辨率增強技術（RET）提供了在模擬過程中自動細化這些表面小平面的能力。在多數鍛造過程中，表面小平面的不斷細分能保證工件外表面的連續變化，跟蹤可能會變得越來越復雜的工件幾何外形。RET允許在初始工件形狀簡單時用較稀疏的小平面，隨著鍛造過程中工件幾何形狀變復雜, 根據需要自動細分其外表面。與有限元方法中的網格重新劃分方法完全不同，RET在求解中既不是數值問題，也不必考慮其穩定性，它是幾何面而不是有限單元，因而在表面細分時沒有自由度等概念，也不存在通常有限單元網格重劃分時的一些由于大變形導致的求解精度及過度的CPU時間等問題。另外，MSC.SuperForge的RET技術也提供了自動稀化表面小平面功能，一旦自動細化的表面小平面數量過多，選擇表面小平面的稀化器降低小平面數量，有利于提高計算效率。
工件表面小平面的自動稀化MSC.SuperForge的這種技術特別適于用相當少的CPU時間，模擬材料流動異常復雜的鍛造過程。 葉片鍛造過程MSC.SuperForge能夠精確模擬鍛造過程，使鍛造工程師了解以下工藝因素對鍛造影響：· 模具幾何 · 壓機特性 · 溫度環境 · 潤滑條件 通過鍛造過程仿真，用戶能夠明晰整個鍛造工藝過程，包括：· 材料流動 · 模具填充度 · 飛邊區域 · 缺陷或重疊 · 模具載荷 雙連桿鍛造三 特色 全新的圖形用戶界面： MSC.SuperForge 采用純 WINDOWS NT 風格的圖形界面，具有同Microsoft Office應用軟件類似的易用性。用戶如果在PC機上已經熟悉了這類應用軟件，再學習MSC.SuperForge 就變得非常容易。MSC.SuperForge專為鍛造工程師設計的圖形界面，使鍛造過程建模、仿真、評定和結果動畫處理等一系列過程尤其簡單。 WINDOWS風格的圖形界面MSC.SuperForge的工藝過程窗口，是以結構化方式內置各種鍛造過程。這就允許用戶組合用不同鍛造道次創建一個新的鍛造過程，通過拖放技術，易于在鍛造過程中把模具和工件模型分配給不同的加工道次。同樣利用拖放技術，將材料特性、壓機類型，摩擦和熱傳導及模型間的導熱等需要考慮的各種因素分配給模具和工件。完成鍛造模擬后，結果自動轉入可視化和動畫處理。MSC.SuperForge 真正做到把鍛造建模、分析與結果處理無縫連接。 直接輸入模具幾何無網格分析：MSC.SuperForge 無需用網格劃分程序對模具和工件的CAD幾何劃分網格。以STL （StereoLithography)文件格式描述的CAD幾何可直接輸入圖形界面。用戶不需要額外掌握單元劃分技術。支持MSC.Nastran 的 Bulk Data 文件 格式：這就保證能夠將老版本的MSC.SuperForge 上的鍛造數據庫模型轉換成的bdf 文件格式，傳入新版本的MSC.SuperForge 繼續使用。在模具表面自動定位工件，支持全自動多道次鍛造從定義好的工業鍛造工藝過程中選擇所需的鍛造工藝定義坯料、模具和周圍環境之間的熱交換材料庫：包含4類用戶可定義的冷、熱鍛材料模型，能夠描述包括加工硬化、應變率和溫度效應的鍛造專用材料特性。此外，還提供擁有60多種材料數據的材料庫。通過圖形界面，用戶可選中材料庫中的合適材料，通過拖放分配給某個工件。用戶也可以自行創建新材料，豐富材料庫。定義工件和模具之間的庫侖摩擦或塑性剪切摩擦模型稀化：MSC.SuperForge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。這使得在鍛造過程中材料表面的小平面數量會上升。特別是對由一系列不同模具組成的多道次鍛造過程，跟蹤材料表面的小平面數量會非常大。MSC.SuperForge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。采用圖形界面的網格稀化器后，模擬速度大大加快，所需內存反而減少。表面稀化的精度由用戶根據可以接受的體積增/減量來定義。鍛造的橫擠效應：MSC.SuperForge 改進的分辨率增強技術 (RET)能夠模擬鍛造過程的材料橫向流動。2D鍛造仿真：MSC.SuperForge 是3D的鍛造模擬軟件，也提供了2D的鍛造模擬能力。采用全3D分析結合對稱條件，對平面應變或軸對稱鍛造提供更精確的模擬。用戶可以隨意選擇2D或3D的鍛造過程分析。如果想按2D鍛造分析，在圖形界面的3D模型上施加平面條件即可完成2D分析。2D分析結果按3D顯示。高級結果可視化和動畫處理：自動輸入結果文件，支持等值線、速度矢量、切片、時程曲線、動畫等多種后處理功能，并且允許多窗口顯示，便于結果比較。此外，諸如部件幾何尺寸測量、變量數值詢問等結果解釋工具，也一并提供。 結果后處理在線幫助系統：在線幫助系統為用戶提供如何使用圖形界面和鍛造過程模擬指南，例如，幫助系統的 getting started 部分和輸入數據的完整描述幫助用戶快速學會使用MSC.SuperForge。四 鍛造數值模擬的益處 在費用昂貴的模具制造和工藝過程確定之前，用戶采用數值工具模擬鍛造過程，在時間和費用上都會受益。MSC.SuperForge幫助用戶：· 減少原型試驗次數 · 改進模具設計、提高模具壽命 · 減少原材料浪費 · 以更經濟和快速的計算機模擬和優化，減少反復試探次數 · 縮短產品開發時間，提高產品質量
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