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          適創(chuàng)科技CAE上線應(yīng)力變形仿真模塊,為企業(yè)的研發(fā)設(shè)計(jì)持續(xù)加碼

          來源:時(shí)間:2023-08-14 15:45:30 閱讀:-

                應(yīng)力仿真模塊是專門用來模擬鑄件在成型過程中所產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力以及與之相關(guān)變形的力學(xué)模塊。所謂鑄造應(yīng)力,指鑄件在凝固和以后的冷卻過程中體積的變化不能自由的進(jìn)行,于是在產(chǎn)生變形的同時(shí)還產(chǎn)生應(yīng)力。過大的殘余鑄造應(yīng)力會(huì)影響鑄件在服役過程中的承載能力,過大的殘余變形則會(huì)導(dǎo)致裝配困難。

                上述問題在生產(chǎn)汽車減震塔、后底板、殼體、箱體等薄壁件,以及筆記本外殼等外觀要求高的鑄件中非常常見。為此,提前在開發(fā)環(huán)節(jié)進(jìn)行應(yīng)力變形分析,是保證產(chǎn)品的尺寸公差,提高產(chǎn)品性能的關(guān)鍵。

                適創(chuàng)科技研發(fā)團(tuán)隊(duì)耗時(shí)半年,在智鑄超云平臺(tái)已有功能的基礎(chǔ)上,開發(fā)了應(yīng)力變形仿真模塊,它可以預(yù)測(cè)鑄件的變形狀態(tài)、應(yīng)力狀態(tài),進(jìn)而評(píng)估產(chǎn)品的性能,優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)工藝。目前,可輸出三個(gè)方向的應(yīng)力場(chǎng)和總應(yīng)力場(chǎng),以及位移結(jié)果。

                在計(jì)算應(yīng)力的過程中,智鑄超云采用基于STL模型的有限元網(wǎng)格剖分,使得求解器的穩(wěn)定性很高,厚度小于0.1mm的內(nèi)澆口,也能保證三層以上的網(wǎng)格量。

                智鑄超云應(yīng)力模塊的突出優(yōu)勢(shì):

                一、全流程數(shù)據(jù)

                在模擬計(jì)算過程中,從充填到凝固分析中產(chǎn)生的數(shù)據(jù),可以無縫傳遞到應(yīng)力分析端,無誤差地獲取每一處位置的不同溫度。

                在整體計(jì)算流程中,將凝固計(jì)算過程中的溫度場(chǎng)差值傳遞到應(yīng)力場(chǎng),可以計(jì)算模內(nèi)冷卻、頂出變形、浸水冷卻、去渣包澆道四個(gè)階段并輸出仿真結(jié)果,整個(gè)過程全部智能化。

                二、熱彈塑性本構(gòu)

                智鑄超云采用了自主研發(fā)的熱力耦合+彈塑性求解器,實(shí)現(xiàn)應(yīng)力計(jì)算,這是技術(shù)最復(fù)雜,但也是最接近實(shí)際工況的求解器。

                求解器可根據(jù)每一處溫度的差異,賦予材料不同的物理性能,并同時(shí)考慮塑性形變帶來的不可恢復(fù)形變。

                三、全自動(dòng)邊界

                整個(gè)計(jì)算流程采用全自動(dòng)算法,不需要用戶指定邊界條件,自動(dòng)設(shè)定來自模具、頂桿等部件的約束作用,根據(jù)熱彈性結(jié)構(gòu)計(jì)算出熱力載荷。

                四、大規(guī)模并行

                應(yīng)力場(chǎng)計(jì)算采用千萬級(jí)別網(wǎng)格量,依托云計(jì)算,應(yīng)力模塊進(jìn)行大規(guī)模分布式并行計(jì)算,既能加快計(jì)算速度,也可實(shí)現(xiàn)結(jié)果的精準(zhǔn)。

                智鑄超云應(yīng)力模塊操作步驟:

                一、找到應(yīng)力分析選項(xiàng)

                應(yīng)力模塊被集成至“工藝流程—凝固”設(shè)置面板中,勾選“應(yīng)力分析”選項(xiàng)即可進(jìn)行分析。

                下方有四種參數(shù)設(shè)置模式:

                1.計(jì)算模式,目前可選線彈性。(線彈性+塑性、線彈性+塑性+模具約束兩種模式將在下次更新中上線。)

                2.計(jì)算階段,目前可選模內(nèi)冷卻。(模內(nèi)冷卻+頂出、模內(nèi)冷卻+頂出+進(jìn)水冷卻、模內(nèi)冷卻+頂出+進(jìn)水冷卻+去除渣包澆道三種模式將在下次更新中上線。)

                3.計(jì)算頻次,目前可選開模溫度場(chǎng)。(每個(gè)時(shí)間步溫度場(chǎng)選項(xiàng)將在下次更新中上線。)

                4.計(jì)算循環(huán),目前可選最后一個(gè)循環(huán)。

                設(shè)置結(jié)束后即可保存。

                二、設(shè)置網(wǎng)格剖分

                在“網(wǎng)格剖分”選項(xiàng)中,設(shè)置最小網(wǎng)格尺寸即可開始剖分,千萬級(jí)網(wǎng)格量?jī)H需30秒就能完成。

                三、設(shè)置輸出模塊與輸出條件

                應(yīng)力的輸出結(jié)果默認(rèn)全部輸出,在輸出模塊面板中僅選擇充填和凝固流程的輸出結(jié)果即可,勾選完成后保存設(shè)置,并提交計(jì)算。

                要注意,應(yīng)力計(jì)算資源必須和凝固計(jì)算資源選擇同一計(jì)算平臺(tái)才可成功提交,但可選擇同平臺(tái)的不同核數(shù)。

                四、查看結(jié)果

                默認(rèn)輸出X、Y、Z三軸位移參數(shù),總位移參數(shù)與應(yīng)力參數(shù)五個(gè)計(jì)算結(jié)果。

                在生產(chǎn)端,應(yīng)力仿真模塊的表現(xiàn)優(yōu)異:

                以一個(gè)閥體鑄件為例,在計(jì)算應(yīng)力時(shí),使用24核資源,450萬網(wǎng)格計(jì)算僅需21分鐘,加上凝固網(wǎng)格計(jì)算,總時(shí)長(zhǎng)也僅有55分鐘,實(shí)現(xiàn)快速評(píng)估方案。

                在結(jié)果對(duì)比中,將仿真結(jié)果(左側(cè))的Z軸偏差對(duì)比實(shí)際測(cè)量值(右側(cè)),18個(gè)相同位置采集點(diǎn)中,除澆口附近點(diǎn)位由于去除澆道,產(chǎn)生了一定后續(xù)位移外,仿真數(shù)據(jù)與真實(shí)數(shù)據(jù)偏差極小,均在產(chǎn)品公差范圍內(nèi)。

                對(duì)比X、Y方向的結(jié)果也是如此,仿真結(jié)果與實(shí)際結(jié)果的偏差值,均在產(chǎn)品公差范圍內(nèi)。

                最后,通過查看應(yīng)力分布結(jié)果發(fā)現(xiàn),如果在R角與澆口部分出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象,那么,鑄件可能會(huì)出現(xiàn)變形,模具也可能更早出現(xiàn)龜裂,可通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化或控制模溫,規(guī)避此問題。

                * 該產(chǎn)品模型由適創(chuàng)科技用戶“寧波吉源第模具有限公司”提供

                適創(chuàng)科技仿真產(chǎn)品負(fù)責(zé)人表示,將持續(xù)優(yōu)化應(yīng)力仿真模塊的前處理配置功能和算法效率,為用戶打造完善的使用場(chǎng)景和極速的計(jì)算體驗(yàn)。更多的仿真模塊也將在未來陸續(xù)上線,我們拭目以待!

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