非金屬材料成型及仿真的案例
非金屬復合材料成型仿真交流
大家好，我目前在做非金屬復合材料成型方面的仿真，主要涉及的軟件包括（PAM-COMPOSITE，ABAQUS，Moldex3D等），希望感興趣的同學加入這個群
921536817，大家共同交流。
金屬材料與非金屬成型比較
培養具備金屬、塑料等材料的產品、工藝與模具方面的知識，能運用計算機技術進行產品、工藝與模具的設計、運用數控加工技術進行成型模具的制造，能從事產品及模具的試驗研究、生產管理、經營銷售等方面的高級工程技術人才。
主要課程：金屬成形工藝及模具、五金模具塑料成型工藝及模具、塑料制品裝潢與設計、模具材料及熱處理、模具制造技術、數控加工、產品造型設計、模具計算機輔助設計（CAD）、模具計算機輔助制造（CAM）、成型過程計算機輔助分析（CAE）、成型設備及計算機控制、創新設計、模具市場營銷、模具生產管理等。
就業方向：可在各行業從事與材料加工工程有關的金屬與塑料產品、工藝、模具的計算機輔助設計，計算機輔助制造、數控加工，試驗開發、質檢分析、管理營銷、教育科研等工作。
展開 具備粘結劑噴射技術成型潛力的金屬和非金屬材料超過40種
金屬粘結劑噴射技術對材料、粘結劑以及打印工藝（包括粘結劑的噴射量、粉末中的壓力分布、沉積時間等）、燒結制度、零件設計等有著重要的依賴關系，對用于粘結劑噴射3D打印的新材料進行認定是一項復雜的工作，它涉及上述多種因素的相互匹配。本期，3D打印技術參考主要介紹該領域的材料情況，文章歸屬《粘結劑噴射金屬3D打印專題二》。
至目前，可用于粘結劑噴射成型的金屬材料遠遠不及其他金屬3D打印技術，但前者基于在低成本、批量化制造方面的巨大優勢，獲得了極大關注。HP和Desktop Metal等公司在前幾年備受關注，但截至目前，這兩家公司最初宣傳的高量產解決方案都還未上市，Desktop Metal則是在去年推出了一款中量產的中間版本。
Desktop Metal Shop System
在該技術領域，目前已商業化的打印機品牌還屬Exone以及Digital Metal，前者當屬該領域的領導者。Exone金屬打印機既可成型金屬材料，也可成型陶瓷和復合材料。此前，該公司推出的官方認證材料僅有6種，在過去幾個月中Exone對其客戶打印的材料進行了嚴格評估，新認定14種可打印材料，包括6種金屬合金、6種陶瓷和2種陶瓷-金屬復合材料。加之該公司同期開發的M2工具鋼達到最高合格狀態，其可成型材料總量達到21種。
目前已確定的可用于粘結劑噴射技術的金屬材料種類較少，主要是因為嚴格的企業標準。而實際上用戶所打印的材料要遠多于官方給出的材料種類。在應用終端，只要材料性能達到客戶要求即可稱之為合格，它適用于特定的應用，但可能并不滿足廣泛的商業要求。
展開 基于塑性材料的金屬冷成型仿真
--- 理解塑性 ￥5
冷軋是一種在低于再結晶溫度（通常為室溫）的溫度下，通過輥子對金屬板材進行進給以壓縮其厚度的工藝。
本模擬演示了鋁材的冷軋過程。
本案例對彈性和塑料材料進行了對比模擬。
常見的金屬材料金屬材料成型方法
常見金屬材料主要有黑色金屬鐵及其合金，壓鑄模具以及有色金屬及其合金。有色金屬又叫非鐵材料。
鐵的合金主要為鋼和鑄鐵。工業用鋼分結構鋼，零件鋼，工具鋼和特殊性能鋼。常用鑄鐵分灰鑄鐵，可鍛鑄鐵，球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。
常用有色金屬：鋁及鋁合金，鈦及鈦合金，銅及銅合金和軸承合金（錫基，鉛基，鋁基軸承合金）。
常用成型方法
冷加工：車，銑，刨，磨，鉆，拉（機加工）；冷軋、冷拔、冷鍛、沖壓、冷擠壓。
熱加工：鑄造，熱扎，鍛造，熱處理，焊接，熱切割，熱噴涂
【研討會報名】沖擊碰撞仿真中金屬材料的非線性模型選擇和對標
仿真通常是為了解決問題，無論是減重、減成本，還是提高安全性、解決失效性問題，都需要基于高精度的仿真結果，而高精度的仿真結果很大程度上取決于準確的材料定義。
此外，工業應用中的材料種類繁多，僅僅是金屬材料，由于生產成型等工藝不同會體現出差異很大的力學屬性，選擇恰當的材料模型是仿真中的重要問題。
除了材料模型選擇，如何獲取材料參數？
該做哪些實驗？
如何處理實驗數據？
如何進行材料參數對標？
如果您對這些關鍵問題感興趣，Altair誠邀您參加“沖擊碰撞仿真中金屬材料的非線性模型選擇和對標系列研討會”，資深工程師將從金屬材料和失效入手，通過眾多示例一步一步詳細講解如何處理數據和對標流程。希望能授人以漁，對您的實際應用有所幫助。
沖擊碰撞仿真中金屬材料的
非線性模型選擇和對標系列研討會
面向人群
▇ 面向人群：汽車、家電領域相關從業者
▇ 聚焦領域及問題：
汽車領域：大部分用戶都已經了解如何做材料拉伸數據，也已經完成數據積累。然而新法規要求更多材料失效數據，帶來新的挑戰。
聚焦問題：如何低成本獲得比較準確的失效數據是所有客戶最關心的問題。
家電領域：目前尚未形成材料數據積累，而且使用的材料多樣，金屬材料牌號少（基本是低碳鋼）。
聚焦問題：如何快速獲得能用的材料數據是家電領域的關鍵問題。
展開 非金屬成型綜合區開通
經過一段的時間的籌劃，非金屬成型綜合區版現已開通！
本版主要討論和非金屬成型CAE軟件相關的技術問題、一般問題及技術文章等， 歡迎各位非金屬成型CAE軟件使用者踴躍討論。
本版塊的積分包括可用分及專家分，詳細規則如下：
可用分獎勵：
1、 發貼----20分
2、 回復----10分
3、 精華貼----30分
4、 合理化建議及投訴（請發貼到<<社區互動à投訴建議>>版塊，注明針對的版塊名稱）----50~100分
5、 討論破解、盜版等帖子，及惡意灌水者----扣50~100分，情節嚴重者刪除賬號及封IP。
專家分獎勵：
1、 對技術提問帖子進行答疑，由提問者根據答疑的質量獎勵答疑者相應的專家分；
展開 光纖應變傳感器用于測量金屬和非金屬復合材料應力應變
管道、儲罐等結構材料在遭受風載荷、地震、滑坡、泥石流等地質災害下會發生大變形或者斷裂破壞，需要借助數值有限單元法對破壞過程進行三維建模、情景還原以及溯源分析，此時要獲取準確有效的結果，金屬材料全程的真應力-真應變是最為基礎和重要的輸入數據。下面工采網小編和大家一起看看如何測量金屬和非金屬復合材料應力應變。
金屬材料測量裝置主要用于各種金屬、非金屬及復合材料進行力學性能指標的測試，精密的自動控制和數據采集系統，實現了數據采集和控制過程的全數字化調整，在拉伸試驗中，檢測材料的最大承載拉力、抗拉強度、伸長變形、延伸率等技術指標；一般在對金屬材料進行應力應變性能測量的過程中，在夾持時金屬材料受力頂部兩側不平衡，使得夾持效果不好，在測量過程中容易移動，導致測量的準確性較差。為了測量的準確性工采網推薦加拿大FISO 光纖應變傳感器 - FOS-N用于金屬和非金屬復合材料應力應變測量。
基于公認的Fabry-Perot干涉技術，FISO的光纖應變傳感器是進行高性能應變測量的好的選擇。FOS-N所基于的產品技術和配套的兼容監控系統，使用戶能在長距離且不影響讀數可靠性的前提下測量應變。它是復合材料工程研究和工業應用，如建筑物、橋梁、隧道襯砌、支承結構、船舶和電源變壓器等結構健康監控的理想產品。具備尺寸小、精度高、不受EMI/RFI干擾、耐腐蝕和耐高溫的特點。
此外FOS-N應變傳感器對任何即將使用的纖維的拉伸和處理都不敏感，若將傳感器嵌入復合材料中，則上述特點可以成為非常有利的優點?？稍趷毫拥幕瘜W環境下正常工作，同時它的結構堅固，使用靈活性高，能夠滿足當前高性能復合材料研究和土建結構監控的要求。
展開 自主仿真 | 基于PERA SIM的板折彎成型分析-折彎成型、非線性、塑性
摘要：本文基于安世亞太自主研發的結構仿真軟件PERA SIM Mechanical建立了折彎成形仿真的過程，從導入幾何模型開始，到劃分全六面體網格、賦予模具和板料不同的材料參數、施加邊界條件和載荷模擬折彎過程，以及設置非線性分析參數、進行非線性分析調試，最終得到分析結果，實現了板料折彎成形的全過程3D仿真。分析得到的反力結果和最終板的變形結果，對板折彎過程中機器噸位的選擇和板折彎后的形狀預測都具有一定的指導意義。
關鍵詞：折彎成型；非線性；塑性
1.引言
板料折彎成形是指把薄板材料彎成一定角度的加工方法。對于絕大多數的板材折彎而言，CAE分析其折彎過程沒有太大的意義，工程經驗或者折彎系數表就足以解決絕大部分問題；但是對于厚板或者說對于折彎R數值小于板材厚度的，折彎CAE分析其折彎過程還是有意義的：1)對于折彎處形狀的精確預算；2)折彎后折彎點尺寸的變化；3)折彎過程接觸區域變形和設備噸位精確預測。對于某些板材折彎后需要包膠，如果不能精確預測折彎處形狀和數值，會影響后續塑膠模具的開發，或者折彎后需要精確裝配的折彎件，如果不能預測折彎處形狀，會影響后工序裝配。
本文基于PERA SIM Mechanical建立了折彎成形仿真的過程，從導入幾何模型開始，到劃分全六面體網格、賦予模具和板料不同的材料參數、施加邊界條件和載荷模擬折彎過程，以及設置非線性分析參數、進行非線性分析調試，最終得到分析結果，實現了板料折彎成形的全過程3D仿真。分析得到的反力結果和最終板的變形結果，對板折彎過程中機器噸位的選擇和板料折彎后的形狀預測都具有一定的指導意義。
2.問題描述
板料參數
本文研究對象為某折彎板，根據分析目的，對實際尺寸進行了一定的裁剪，最終分析中用到的板料尺寸為180mmX140mmX1.5mm。
展開 一文讀懂｜十七種常見金屬材料成型工藝
06
輥軋成型
輥軋成型方法是使用一組連續機架來把不銹鋼軋成復雜形狀。輥子的順序是這樣設計的，即：每個機架的輥型可連續使金屬變形，直到獲得所需的最終形狀。如果部件的形狀復雜，最多可用三十六個機架，但形狀簡單的部件，三、四個機架就可以了。
07
模鍛
在專用模鍛設備上利用模具使毛坯成型而獲得鍛件的鍛造方法。此方法生產的鍛件尺寸精確，加工余量較小，結構也比較復雜生產率高。
08
模切
即下料工藝，將前制程成型后的薄膜定位在沖切模公模上，合模去除多余的材料，保留產品3D外形，與模具型腔相匹配。
09
模切制程
將薄膜面板或線路定位在底板上，將刀模固定在機器上模板，利用機器下壓提供的力量控制刀鋒將材料切斷。它區別于沖切模的地方在于，切口更光滑；同時通過對切割壓力、深淺的調整可以沖切出壓痕、半斷等效果。同時模具的成本低作業更方便、安全、快捷。
10
離心鑄造
將液體金屬注入高速旋轉的鑄型內，使金屬液在離心力的作用下充滿鑄型和形成鑄件的技術和方法。離心鑄造所用的鑄型，根據鑄件形狀、尺寸和生產批量不同，可選用非金屬型(如砂型、殼型或熔模殼型)、金屬型或在金屬型內敷以涂料層或樹脂砂層的鑄型。
11
消失模鑄造
把與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成模型簇，刷涂耐火涂料并烘干后，埋在干石英砂中振動造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方法。
展開 設計仿真 | Simufact Additive仿真助力金屬粘結劑噴射成型（MBJ）工業化
對此，Simufact Engineering高級研發經理Kiranmayi Abburi Venkata博士解釋道：“燒結過程中的主要機制是粉末材料的擴散和粘結行為，必須在本構關系中捕捉這些行為，以有效模擬燒結過程。”因此Simufact Additive仿真過程考慮到如下因素對燒結結果的影響：
擴散
減少和消除粉末顆粒之間的孔隙。這是導致收縮的主要行為。
重力
由于重力的作用，當金屬接近熔化溫度時變得更粘稠。
與基板和/或支撐器的摩擦
由于基板和零件或支撐器之間的摩擦而產生的阻力會抑制零件的移動，并導致整體變形以及零件缺陷。
蠕變
在外部載荷（如重力和高溫下的摩擦）的影響下，固體材料永久變形或非彈性變形的趨勢。
晶粒增長
擴散速率隨晶粒尺寸變化。隨著晶粒在燒結過程中長大，收縮率降低
使用Simufact Additive仿真MBJ燒結過程
5-10分鐘即可完成仿真設置。
展開 
超級干貨，金屬材料成型種類及工藝流程
焊接分類：
五、粉末冶金成型
粉末冶金：是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，制造金屬材料、復合材料以及各種類型制品的工藝技術。
工藝基本流程：
優點：
1、絕大多數難熔金屬及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法來制造。
2、節約金屬，降低產品成本。
3、不會給材料任何污染，有可能制取高純度的材料。
4、粉末冶金法能保證材料成分配比的正確性和均勻性。
5、粉末冶金適宜于生產同一形狀而數量多的產品，能大大降低生產成本。
缺點：
1、在沒有批量的情況下要考慮 零件的大小。
2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。
生產適用范圍：
粉末冶金技術可以直接制成多孔、（關注“機械工程師”，絕對讓您受益匪淺）半致密或全致密材料和制品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導桿、刀具等。
六、金屬注射成型
MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成形的簡稱。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注射于模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結劑進行混合，然后將混合料進行制粒再注射成形所需要的形狀。
MIM工藝流程：
MIM流程分為四個獨特加工步驟（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生產，針對產品特性決定是否需要進行表面處理。
技術特點：
1、一次成型負責零件；
2、制件表面質量好、廢品率低、生產效率高、易于實現自動化；
3、對模具材料要求低。
展開 通宵整理的非金屬材料的性能指標術語，值得收藏！
79耐油性(Oil resistance)
材料抵抗油類引起的溶脹、溶解、開裂、變形或物理性能降低的能力。
80耐溶劑性(Solvent resistance)
抵抗溶劑引起的溶脹、溶解、龜裂或形變的能力。
81耐化學性(Chemical resistance)
耐酸、堿、鹽、溶劑和其他化學物質的能力。
82耐水性(Water resistance)
材料經水或濕氣作用后仍能保持其物理化學性質的能力。
83耐燃性(Flame resistance)
材料接觸火焰時，抵制燃燒或離開火焰時阻礙繼續燃燒的能力。
84耐候性(Weatherability)
材料曝露在日光、冷熱、風雨等氣候條件下的耐受性。
85耐久性(Permanence)
耐久性亦稱穩定性和使用壽命。即是在外力的環境因素的共同作用下，長期保持其性能的能力。
86老化(Aging)
在加工、貯存和使用過程中，由于受到外界因素(熱、光、氧、水、射線、機械力和化學介質等)的作用，發生一系列物理或化學變化，使高分子材料交聯變脆、裂解發粘、變色龜裂、粗糙起泡、表面粉化、分層剝落、性能逐漸變壞，以至喪失力學性能不能使用，這種變化的現象叫老化。
87半數致死量(Lethal dose)
半數致死量是衡量毒害品毒性大小的一個重要數據。
展開 【免費】Workbench中金屬沖壓成型仿真-自適應網格技術
本實例主要講解了金屬擠壓成型的模擬仿真，在ANSYS Workbench中由于擠壓成型往往伴隨著大變形，而大變形沒有顯著的改變零件的形狀，則可以通過調整更細的時間步和加載力的方式來取得收斂，比如釣魚竿的彎曲變形，彈簧的壓縮大變形，但是對于壓鑄成型一類的仿真，通過常規的大變形時不能實現的，必然會導致零件擠壓過程中網格發生畸變，導致不收斂，得不到所要的結果。（公眾號:CAE_ANSYS）
而ANSYS新版本推出的網格自適應功能，完美的解決了這一問題，將網格在大變形的時候，單元會發生畸變，此時根據網格形狀準則使之重新劃分網格，會避免網格的畸變，進而進行后續計算，獲取所需要的大變形結果。
本次實例采用二維軸對稱方式選擇片體結構進行分析，動模在上，向下移動，工件受到擠壓變形，中間過程產生重畫網格，最終工件達到所需要的形狀
1.模型
繪制3D模型，然后，提取成片體結構，采用2維的軸對稱模型，最終的模型如圖所示
2.材料
材料要產生變形，且不可恢復，所以只能選擇塑形材料，本實例設置雙線性塑形材料，如圖所示
3.接觸
接觸采用摩擦或者無摩擦接觸，可以根據實際情況確定，設置相應的邊界位置進行接觸
4.邊界條件
上模型移動，下模型固定，移動距離根據多次的計算結構來確定
5.重畫網格設定
重畫網格的限制條件較多，一般需要大變形打開，關鍵是節點必須采用低階單元，自適應網格設置如圖所示。
展開 Simufact Additive仿真助力金屬粘結劑噴射成型（MBJ）工業化
引言
燒結過程中“設計”補償變形的能力被視為是實現金屬粘結劑噴射成型（MBJ）快速商業化的關鍵。針對燒結過程的仿真分析，Simufact Additive軟件現已推出了MBJ仿真模塊第三個版本，當前版本能夠準確模擬燒結過程，預測收縮、塌落度和與摩擦相關的變形問題，無論是“可變形”支撐器還是“非可變形（陶瓷）”支撐器，均可以通過仿真得到“預補償”幾何圖形，從而將預補償模型直接輸入到打印機中，保證燒結后的產品精度。文中，通過案例研究，探討了ExOne公司如何使用Simufact Additive來優化客戶所燒結的零件。[首次發表于《金屬增材制造》第6卷第3期，2021]
圖1：自2016年發布以來，Simufact Additive一直是金屬粉末床熔融（PBF）工藝模擬的一流解決方案提供商。此處顯示了在Simufact Additive中仿真大型（400 mm）機器上渦輪泵殼體變形的結果
伴隨著對MBJ工藝無比的期待，以及整個行業對加快采用MBJ進行大規模批量生產的強烈愿望，一種可以有效模擬燒結工藝的仿真軟件尤為重要，Simufact Additive 軟件推出的模擬金屬粘結劑噴射成型的MBJ模塊，滿足了市場需求，并且獲得用戶認可，能夠有效幫助客戶解決燒結變形問題，對燒結變形能夠自動補償計算。
Simufact Additive MBJ金屬粘結劑噴射成型方案
Simufact Engineering一直為金屬成形、焊接、連接、熱處理和增材制造提供一流的解決方案。憑借深厚的知識和經驗，Simufact對如何有效地仿真大多數金屬塑性加工工藝有著深刻的理解。
2020年，Simufact將其金屬粘結劑噴射成形仿真模塊添加到Simufact Additive軟件中。
展開 