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海克斯康工業軟件旗下Simufact Forming仿真軟件，能夠對零部件的成形過程進行仿真分析，預測成形過程中材料與模具設計的諸多問題，例如折疊、填充不滿、模具應力分布等問題，助力工程師對工藝及模具進行優化，同時軟件能夠進行熱處理工藝仿真分析，預測零部件在熱處理過程中變形、殘余應力、相變的演化過程，對熱處理工藝的改善起到一定指導作用。

Simufact Additive的MBJ燒結仿真模塊利用現象學、宏觀有限元分析方法來模擬燒結過程中粘結金屬材料粉末的熱粘塑性行為。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。”

Simufact Additive的MBJ燒結仿真模塊利用現象學、宏觀有限元分析方法來模擬燒結過程中粘結金屬材料粉末的熱粘塑性行為。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。”

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。Simufact Additive的MBJ燒結仿真模塊利用現象學、宏觀有限元分析方法來模擬燒結過程中粘結金屬材料粉末的熱粘塑性行為。

SIMUFACT公司是一家仿真軟件開發公司，成立于1995 年。核心業務是金屬成形工藝仿真軟件的開發、維護及相關技術服務。公司不斷汲取該領域新的分析理論和仿真技術，使得金屬成形工藝模擬技術不斷完善。Simufact.welding是由德國五大汽車公司聯合Simufact公司開發出的焊接仿真軟件。

前 言 焊接工藝廣泛應用于機械、建筑、船舶、航空航天等領域，是連接材料的關鍵工藝之一。通過加熱、加壓或兩者結合的方式，使金屬或非金屬材料在局部形成原子或分子間結合。焊接工藝會直接影響結構的強度，因此如何準確評估焊接工藝對結構性能的影響成為關鍵因素。

挑戰在熱連接過程中（如：焊接），通過熱量輸入使金屬熔化并形成一個安全的連接接頭；在這一過程中熱影響區的材料會發生微觀組織結構的變化，這些轉變也可能成為導致結構失效的誘因。解決方案通過基于Simufact.Welding計算得到的焊接殘余應力等結果進行后續的疲勞耐久分析，開裂問題可以被成功的解決。

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。

海克斯康工業軟件Simufact工藝仿真方案涵蓋金屬制造全工藝鏈仿真，為驅動企業智能制造轉型，提供了強有力的軟件方案與應用支撐。方案主要分為熱處理及金屬塑性成形工藝仿真（冷熱鍛造、碾環、自由鍛、鈑金沖壓、旋壓等）、焊接裝配工藝仿真以及非常適合航空航天制造工藝的增材制造工藝。

自然散熱是一種經濟的散熱方式，產品熱量通過對流、熱傳導、輻射等方式向低溫物體傳遞[1,2,3],產品通過達到散熱效果。2.2 熱量傳遞形式自然散熱的熱量傳遞的基本形式有3種基本形式：熱傳導、對流傳熱和熱輻射[1,2,3]。熱量從高溫物體傳遞到低溫物體的過程稱為熱傳導。不通材料、物質、元素具備不通的熱傳導性能，也叫導熱性能，例如金屬材料的導熱性能高于非金屬材料的導熱性能。

PART02Simufact Forming：鍛造工藝的“數字實驗室”海克斯康Simufact Forming鍛造工藝仿真包括鐓粗、模鍛、拉伸、拔長、自由鍛、擠壓、輥鍛、線割、熱處理等工藝，能夠幫助用戶通過仿真的方式實現鍛造成形工藝虛擬試錯，通過對成形過程中材料流動、溫度、應力、應變、折疊缺陷、設備噸位、微觀晶粒等分析，幫助優化鍛造工藝。

增材制造工藝仿真方案Simufact Additive 增材制造仿真軟件主要功能包括鋪粉增材制造工藝仿真、鋪粉增材制造工藝缺陷分析仿真、金屬粘結劑噴射成型工藝仿真、機加仿真分析，算法上涵蓋了固有應變、熱學分析、熱力耦合分析，包含制造過程和校核功能分析，針對鋪粉增材制造工藝，軟件可實現增材過程分析、熱處理、熱等靜壓、線割、支撐移除等工藝過程全流程仿真分析。

01 應用背景熱裂紋是在焊接過程中,焊縫和熱影響區金屬冷卻到固相線附近的高溫區產生的焊接裂紋。在焊縫金屬中的熱裂紋也稱為凝固裂紋。由于被焊接的材料大多都是合金，而合金凝固自開始到最終結束，是在一定的溫度區間內進行的，這是熱裂紋產生的基本原因。

04熱仿真分析改善方案希望通過熱設計改善三個方面：1.熱功率轉換率提高 2.降低外殼溫度 3.放原料地方的熱均勻性優化散熱設計：?在電子產品散熱設計中，?使用金屬網格可以顯著提高熱均勻性，?比如通過CAE仿真評估設計優化，?比如通過溫度云圖對比，?加金屬網格的熱均勻性比無金屬網格的好。?

圖1 增材制造工藝鏈 圖 1 展示了排氣管部件的增材制造工藝鏈，采用激光束粉末床熔融技術進行加工，其中在Simufact Additive中仿真模擬了由增材制造打印任務、熱處理、基板切割支撐移除、熱等靜壓這幾個關鍵階段。

隨著計算機技術的發展和有限元理論的逐漸成熟，焊接模擬仿真技術已經開始成為在焊接工藝優化改進過程中的良好手段和方法。國際上基于有限元手段進行焊接仿真起始于上個世紀60-70年代，距離現在已經有40-50年的發展歷史了，其在焊接模擬仿真領域上的理論知識和工程應用已經相當成熟。

針對以上問題，海克斯康旗下的Simufact Additive仿真軟件可對打印部件進行快速仿真分析，預測可能的打印失效方式，并可對部件的打印變形進行自動迭代補償，幫助客戶實現“一次打印即可成功”的目標需求。Simufact Additive簡介Simufact.Additive 是全新開發的增材制造工藝仿真軟件，專門用于模擬金屬材料鋪粉增材制造過程。

本期海克斯康直播講堂請到了金屬制造工藝鏈仿真專家李仁軍為我們帶來Simufact金屬制造工藝鏈仿真解決方案及新功能介紹，通過從自由鍛過程對鑄造件縮孔縮松的影響，鈑金成形殘余應力對焊接變形的深遠影響，以及成形與熱處理混合加工的仿真策略，從鑄造到成形、從成形到焊接，逐步引出工藝鏈式仿真分析的必要性，最后將展示基于實際掃描幾何的焊接結構仿真與重力補償的全新功能，深入介紹Simufact金屬制造工藝鏈仿真解決方案

01 鍛造工藝仿真方案Simufact Forming作為海克斯康旗下專業的金屬成形仿真工具，能夠實現冷鍛、熱鍛、鈑金沖壓、自由鍛、環軋、擠壓、拉拔、軋制、熱處理、機械連接等工藝，有著極其友好的用戶交互界面，并且在計算精度與穩定性方面同樣有著非常優異的表現，這得益于Simufact Forming專業化的研發背景與強大的求解器。

材料參數設置3 物理場邊界條件電場和熱場仿真需要設置相應的邊界條件，其中電場需要設置高壓和接地邊界，熱場設置環境溫度和散熱邊界，電場和熱場之間的耦合關系為電磁熱。詳細物理場邊界條件及場路耦合模型設置如圖4所示。圖4.