模具CAE技術(shù)簡(jiǎn)要概述

PAGE/r/n33/r/n//r/nNUMPAGES/r/n33/r/nHYPERLINK"/"/r/n模具CAE/r/n技術(shù)/r/n計(jì)算機(jī)輔助工程分析(ComputerAidedEngineering)技術(shù)在成形加工和模具行業(yè)中的應(yīng)用，即模具CAE。模具CAE是廣義模具CAD/CAM中的一個(gè)要緊內(nèi)容。/r/nCAE所涉及的內(nèi)容特不豐富：/r/n1）對(duì)工件的可加工性能作出早期的推斷，預(yù)先發(fā)覺成形中可能產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷，并模擬各種工藝方案，以減少模具調(diào)試次數(shù)和時(shí)刻，縮短模具開發(fā)時(shí)刻；/r/n2）對(duì)模具進(jìn)行強(qiáng)度剛度校核，擇優(yōu)選取模具材料，預(yù)測(cè)模具的破壞方式和模具的壽命，提高模具的可靠性，降低模具成本；/r/n3）通過仿真進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以獲得最佳的工藝方案和工藝參數(shù)，增強(qiáng)工藝的穩(wěn)定性、降低材料消耗、提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量；/r/n4）查找工件質(zhì)量缺陷或問題產(chǎn)生的緣故，以尋求合理的解決方案。/r/n成形過程數(shù)值模擬是模具CAE中的基礎(chǔ)，目前所采納的數(shù)值模擬方法要緊有兩種：有限元法和有限差分法；一般在空間上采納有限元方法，而當(dāng)涉及到時(shí)刻時(shí)，則運(yùn)用有限差分法。以下簡(jiǎn)要介紹有關(guān)數(shù)值模擬的差不多內(nèi)容和方法。/r/n1./r/n有限元分析概述/r/n關(guān)于一般的工程受力問題，希望通過平衡微分方程、變形協(xié)調(diào)方程、幾何方程和本構(gòu)方程聯(lián)立求解而獲得整個(gè)問題的精確解是十分困難的，一般幾乎是不可能的。隨著20世紀(jì)五六十年代計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和進(jìn)展、以及工程實(shí)踐中對(duì)數(shù)值分析要求的日益增長(zhǎng)，并進(jìn)展起來了有限元的分析方法。有限元法自1960年由Clough首次提出后，獲得了迅速的進(jìn)展；盡管首先只是應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分析，但專門快就廣泛應(yīng)用于求解熱傳導(dǎo)、電磁場(chǎng)、流體力學(xué)、成形工藝等連續(xù)問題。/r/n/r/n1.1/r/n、有限元法的差不多概念/r/n關(guān)于連續(xù)體的受力問題，既然作為一個(gè)整體獲得精確求解十分困難；因此，作為近似求解，能夠假想地將整個(gè)求解區(qū)域離散化，分解成為一定形狀有限數(shù)量的小區(qū)域（即單元），彼此之間只在一定數(shù)量的指定點(diǎn)（即節(jié)點(diǎn)）處相互連接，組成一個(gè)單元的集合體以替代原來的連續(xù)體，如圖7-1彎曲凹模的受力分析所示；只要先求得各節(jié)點(diǎn)的位移，即能依照相應(yīng)的數(shù)值方法近似求得區(qū)域內(nèi)的其他各場(chǎng)量的分布；這確實(shí)是有限元法的差不多思想。/r/n從物理的角度理解，立即一個(gè)連續(xù)的凹模截面分割成圖7-1所示的有限數(shù)量的小三角形單元，而單元之間只在節(jié)點(diǎn)處以鉸鏈相連接，由單元組合成的結(jié)構(gòu)近似代替原來的連續(xù)結(jié)構(gòu)。假如能合理地求得各單元的力學(xué)特性，也就能夠求出組合結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性。因此，該結(jié)構(gòu)在一定的約束條件下，在給定的載荷作用下，各節(jié)點(diǎn)的位移即能夠求得，進(jìn)而求出單元內(nèi)的其他物理場(chǎng)量。這確實(shí)是有限元方法直觀的物理的解釋。/r/n從數(shù)學(xué)角度理解，是將圖7-1所示的求解區(qū)域剖分成許多三角形子區(qū)域，子域內(nèi)的位移能夠由相應(yīng)各節(jié)點(diǎn)的待定位移合理插值來表示。依照原問題的操縱方程（如最小勢(shì)能原理）和約束條件，能夠求解出各節(jié)點(diǎn)的待定位移，進(jìn)而求得其他場(chǎng)量。推廣到其他連續(xù)域問題，節(jié)點(diǎn)未知量也能夠是壓力、溫度、速度等物理量。這確實(shí)是有限元方法的數(shù)學(xué)解釋。/r/n從有限元法的解釋可得，有限元法的實(shí)質(zhì)確實(shí)是將一個(gè)無限的連續(xù)體，理想化為有限個(gè)單元的組合體，使復(fù)雜問題簡(jiǎn)化為適合于數(shù)值解法的結(jié)構(gòu)型問題；且在一定的條件下，問題簡(jiǎn)化后求得的近似解能夠趨近于真實(shí)解。/r/n由于對(duì)整個(gè)連續(xù)體進(jìn)行離散，分解成為小的單元；因此，有限元法可適用于任意復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)，也便于處理不同的邊界條件；在滿足條件下，假如單元越小、節(jié)點(diǎn)越多，有限元數(shù)值解的精度就越高。但隨著單元的細(xì)分，需處理的數(shù)據(jù)量特不龐大，采納手工方式難以完成，必須借助計(jì)算機(jī)；計(jì)算機(jī)具有大存儲(chǔ)量和高計(jì)算速度等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)由單元計(jì)算到集合成整體區(qū)域的有限元分析，都專門適合于計(jì)算機(jī)的程序設(shè)計(jì)，可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成；因此，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)展，有限元分析才得以迅速的進(jìn)展。/r/n/r/n1.2/r/n有限元法分析的差不多過程/r/n有限元法分析的差不多過程，概念清晰，原理易于理解；但實(shí)際分析過程，包含大量的數(shù)值計(jì)算，人工難以實(shí)現(xiàn)，通常只能依靠計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行。有限元軟件并不直接體現(xiàn)以上的過程，一般只是依照相應(yīng)的功能分為前處理、分析計(jì)算和后處理三大部分。/r/n前處理模塊的要緊功能是構(gòu)建分析對(duì)象的幾何模型、定義屬性以及進(jìn)行結(jié)構(gòu)的離散劃分單元；分析計(jì)算模塊則對(duì)單元進(jìn)行分析與集成，并最終求解得到各未知場(chǎng)量；后處理則將計(jì)算結(jié)果以各種形式輸出，以便于了解結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值分析。/r/n/r/n1.3/r/n、通用有限元軟件簡(jiǎn)介/r/n/r/n1.3./r/n1.有限元軟件MSC.NASTRAN/r/nNASTRAN有限元分析系統(tǒng)是由美國(guó)國(guó)家宇航局（NASA）在20世紀(jì)60年代中期托付MSC公司和貝爾航空系統(tǒng)公司開發(fā)，進(jìn)展至今已有多個(gè)版本，其系統(tǒng)規(guī)模大、功能強(qiáng)。在70年代初期，MSC公司對(duì)原始的NASTRAN進(jìn)行改進(jìn)和完善后推出了MSC.NASTRAN。/r/n作為世界最流行的大型通用結(jié)構(gòu)有限元分析軟件之一，MSC.NASTRAN的分析功能覆蓋了絕大多數(shù)工程應(yīng)用領(lǐng)域，并為用戶提供了方便的模塊化功能選項(xiàng)。要緊分析功能模塊有：差不多分析模塊(含靜力、模態(tài)、屈曲、熱應(yīng)力、流固耦合及數(shù)據(jù)庫(kù)治理等)、動(dòng)力學(xué)分析模塊、熱傳導(dǎo)模塊、非線性分析模塊、設(shè)計(jì)靈敏度分析及優(yōu)化模塊、超單元分析模塊、氣動(dòng)彈性分析模塊、DMAP用戶開發(fā)工具模塊及高級(jí)對(duì)稱分析模塊。/r/nMSC.NASTRAN的前后處理采納MSC公司的PATRAN程序，MSC.PATRAN是一種并行框架式的有限元前后處理及分析系統(tǒng)，具有開放式、多功能的體系結(jié)構(gòu)，采納交互圖形界面，可實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)、工程分析、結(jié)果評(píng)估，是一個(gè)完整CAE集成環(huán)境。前處理通過采納直接幾何訪問技術(shù)(DirectGeometryAccess)可直接從CAD/CAM系統(tǒng)中獵取幾何模型，甚至參數(shù)和特征；還提供了完善的獨(dú)立幾何建模和編輯工具，使用戶更靈活的完成模型預(yù)備。運(yùn)用多種網(wǎng)格處理器實(shí)現(xiàn)分析結(jié)構(gòu)有限元網(wǎng)格的快速生成。其分析模型定義功能可將各種分析信息(單元、材料、載荷、邊界條件等)直接加到有限元網(wǎng)格或任何CAD幾何模型上。后處理提供了等值圖、彩色云圖等多種計(jì)算分析結(jié)果可視化工具，關(guān)心用戶靈活、快速地理解結(jié)構(gòu)在載荷作用下復(fù)雜的行為，如結(jié)構(gòu)受力、變形、溫度場(chǎng)、疲勞壽命、流體流淌等。分析的結(jié)果同時(shí)可與其他有限元程序聯(lián)合使用。/r/nMSC.NASTRAN的靜力分析可用求解結(jié)構(gòu)在與時(shí)刻無關(guān)或時(shí)刻作用效果可忽略的靜力載荷(如集中/分布靜力、溫度載荷、強(qiáng)制位移、慣性力等)作用下的響應(yīng)，并得出所需的節(jié)點(diǎn)位移、節(jié)點(diǎn)力、約束(反)力、單元內(nèi)力、單元應(yīng)力和應(yīng)變能等。該分析同時(shí)還提供結(jié)構(gòu)的重量和重心數(shù)據(jù)。MSC.NASTRAN支持全范圍的材料模式，包括：均質(zhì)各項(xiàng)同性材料，正交各項(xiàng)異性材料，各項(xiàng)異性材料，隨溫度變化的材料等；具有方便的載荷與工況組合：?jiǎn)卧系狞c(diǎn)、線和面載荷，熱載荷，強(qiáng)迫位移，各種載荷的加權(quán)組合等，在前后處理程序MSC.PATRAN中定義時(shí)可把載荷直接施加于幾何體上。/r/n屈曲分析要緊用于研究結(jié)構(gòu)在特定載荷下的穩(wěn)定性以及確定結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的臨界載荷，MSC.NASTRAN的屈曲分析包括：線性屈曲和非線性屈曲分析。/r/n結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析是MSC.NASTRAN的要緊強(qiáng)項(xiàng)之一，其要緊功能包括：正則模態(tài)及復(fù)特征值分析、頻率及瞬態(tài)響應(yīng)分析、(噪)聲學(xué)分析、隨機(jī)響應(yīng)分析、響應(yīng)及沖擊譜分析、動(dòng)力靈敏度分析等。/r/nMSC.NASTRAN有強(qiáng)大的非線性分析功能，包括：幾何非線性分析、材料非線性分析、非線性邊界(接觸問題)分析，以及非線性瞬態(tài)分析。除幾何、材料、邊界非線性外，MSC.NASTRAN還提供了具有非線性屬性的各類分析單元，如非線性阻尼、彈簧、接觸單元等。MSC.NASTRAN的迭代和運(yùn)算操縱方法極為豐富，它提供了Newton－Rampson法、改進(jìn)Newton法、Arc-Length法、Newton和ArcLength混合法、兩點(diǎn)積分法、Newmark/r/nβ/r/n法以及非線性瞬態(tài)分析過程的自動(dòng)時(shí)刻步調(diào)整功能等；分析中，與尺寸無關(guān)的判不準(zhǔn)則可自動(dòng)調(diào)整非平衡力、位移和能量增量，智能系統(tǒng)可自動(dòng)完成全剛度矩陣更新、或Quasi-Newton更新、或線搜索、或二分載荷增量(依迭代方法)，以用于不同目的的數(shù)據(jù)恢復(fù)和求解。自動(dòng)重啟動(dòng)功能可在任何一點(diǎn)重啟動(dòng)，包括穩(wěn)定區(qū)和非穩(wěn)定區(qū)。/r/nMSC.NASTRAN的熱分析、流體分析、流-固耦合分析、空氣動(dòng)力彈性及顫振分析等其他模塊也都有強(qiáng)大的分析功能。/r/nMSC.NASTRAN具有廣泛的平臺(tái)適用性，可在不同檔次的50多種通用和專用計(jì)算機(jī)上、不同的操作系統(tǒng)下運(yùn)行，要緊機(jī)種如：PC機(jī)、SUN、DEC、HP、IBM、SGI、NEC、HITACHI、SIEMENS、CRAY、CONVEX等。MSC公司開發(fā)的并行處理技術(shù)保證使MSC.NASTRAN及相應(yīng)產(chǎn)品在諸如CRAY、CONVEX、IBM、SUN、DEC、SGI等具有多處理器的大中型計(jì)算機(jī)上能高效運(yùn)行。此外，MSC的產(chǎn)品還同意在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上以限定使用權(quán)方式被任何機(jī)器激活有效地通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各種計(jì)算。/r/n圖7-2是運(yùn)用MSC.NASTRAN對(duì)某硬盤支架的振動(dòng)進(jìn)行模擬分析的結(jié)果。圖示為支架的等效應(yīng)力分布圖，右邊區(qū)域的應(yīng)力值較高，最大值達(dá)58.6Mpa；左邊區(qū)域的應(yīng)力相對(duì)較低。/r/n/r/n1.3./r/n2.有限元軟件ANSYS/r/nANSYS軟件是由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國(guó)ANSYS開發(fā)，是集結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。/r/nANSYS的前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具，用戶能夠方便地構(gòu)造有限元模型。ANSYSWorkbenchEnvironment（AWE）是ANSYS公司新近開發(fā)的新一代前后處理環(huán)境，AWE通過獨(dú)特的插件構(gòu)架與CAD系統(tǒng)中的實(shí)體及面模型雙向相關(guān)，具有專門高的CAD幾何導(dǎo)入成功率，當(dāng)CAD模型變化時(shí)，不需對(duì)所施加的載荷和支撐重新施加；AWE與CAD系統(tǒng)的雙向相關(guān)性還意味著可通過AWE的參數(shù)治理器可方便地操縱CAD模型的參數(shù)，從而將設(shè)計(jì)效率更加向前推進(jìn)一步。AWE在分析軟件中領(lǐng)先引入?yún)?shù)化技術(shù)，可同時(shí)操縱CAD幾何參數(shù)和材料、力方向、溫度等分析參數(shù)，使得AWE與多種CAD軟件具有真正的雙向相關(guān)性，通過交互式的參數(shù)治理器可方便地輸入多種設(shè)計(jì)方案，并將相關(guān)參數(shù)自動(dòng)傳回CAD軟件，自動(dòng)修改幾何模型，模型一旦重新生成，修改后的模型即可自動(dòng)無縫地返回AWE中。同時(shí)，ANSYS還提供了方便靈活的實(shí)體建模方法，協(xié)助用戶進(jìn)行幾何模型的建立。ANSYS軟件提供了極其豐富的材料庫(kù)和單元庫(kù)，單元類型共有200多種，用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。AWE的智能化網(wǎng)格劃分能生成形狀特性較好的單元，以保證網(wǎng)格的高質(zhì)量，盡可能提高分析精度。此外，AWE還能實(shí)現(xiàn)智能化的載荷和邊界條件的自動(dòng)處理，依照所求解問題的類型自動(dòng)選擇適合的求解器求解。/r/n分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析（可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析）、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析，可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用，具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力。/r/n結(jié)構(gòu)靜力分析用來求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。靜力分析專門適合于求解慣性和阻尼對(duì)結(jié)構(gòu)的阻礙并不顯著的問題。ANSYS程序中的靜力分析不僅能夠進(jìn)行線性分析，而且也能夠進(jìn)行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變及接觸分析。結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。ANSYS程序可求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。/r/n結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析用來求解隨時(shí)刻變化的載荷對(duì)結(jié)構(gòu)或部件的阻礙。與靜力分析不同，動(dòng)力分析要考慮隨時(shí)刻變化的力載荷以及它對(duì)阻尼和慣性的阻礙。ANSYS可進(jìn)行的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析類型包括：瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析及隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)分析。在動(dòng)力學(xué)分析中，ANSYS程序能夠分析大型三維柔體運(yùn)動(dòng)；當(dāng)運(yùn)動(dòng)的積存阻礙起要緊作用時(shí)，可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運(yùn)動(dòng)特性，并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。/r/n除以上功能之外，ANSYS具有特不強(qiáng)大的熱分析、電磁場(chǎng)分析、流體動(dòng)力學(xué)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析等分析功能。所有ANSYS的分析類型均以經(jīng)典工程概念為基礎(chǔ)，使用當(dāng)前成熟的數(shù)值求解技術(shù)。ANSYS提供了兩個(gè)直接求解器，五個(gè)迭代求解器和一個(gè)顯示求解器，能順利求解各種矩陣方程。/r/nANSYS軟件的后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部）等圖形方式顯示出來，也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。后處理過程包括兩個(gè)部分：通用后處理模塊POST1和時(shí)刻歷程后處理模塊POST26。通過友好的用戶界面，可方便獲得求解過程的計(jì)算結(jié)果并對(duì)其進(jìn)行顯示。結(jié)果可能包括位移、溫度、應(yīng)力、應(yīng)變、速度及熱流等。通用后處理模塊POST1對(duì)分析結(jié)果能以圖形形式顯示和輸出，如在模型上的變化情況可用等值線圖表示，不同的等值線顏色，代表了不同的值。彩色云圖則用不同的顏色代表不同的數(shù)值區(qū)，清晰地反映了計(jì)算結(jié)果的區(qū)域分布情況。時(shí)刻歷程響應(yīng)后處理模塊POST26用于檢查在一個(gè)時(shí)刻段或子步歷程中的結(jié)果，如節(jié)點(diǎn)位移、應(yīng)力或支反力。這些結(jié)果能通過繪制曲線或列表進(jìn)行查看，可繪制一個(gè)或多個(gè)變量隨頻率或其他量變化的曲線，以形象化地表示分析結(jié)果。另外，POST26還能夠進(jìn)行曲線的代數(shù)運(yùn)算。/r/nANSYS軟件是第一個(gè)通過ISO9001質(zhì)量認(rèn)證的大型分析設(shè)計(jì)類軟件。該軟件有多種不同版本，能夠運(yùn)行在從個(gè)人機(jī)到大型機(jī)的多種計(jì)算機(jī)設(shè)備上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。目前版本為ANSYS7.0版。/r/n圖7-3是運(yùn)用ANSYS對(duì)某空氣壓縮機(jī)葉輪的受力進(jìn)行模擬分析的結(jié)果。圖示為內(nèi)盤、葉片和外輪組成的整體葉輪的等效應(yīng)力分布圖，葉輪內(nèi)盤與軸相連區(qū)域的應(yīng)力值較高，最大值達(dá)151Mpa；外緣區(qū)域的應(yīng)力相對(duì)較低。/r/n/r/n2./r/n金屬塑性成形模擬/r/n/r/n2.1/r/n、塑性有限元的差不多概念/r/n金屬塑性變形過程特不復(fù)雜，是一種典型的非線性問題，不單包含材料非線性，也有幾何非線性和接觸非線性。因此，塑性有限元與線彈性有限元相比也就復(fù)雜得多，這要緊體現(xiàn)為：/r/n1）由于塑性變形區(qū)中的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系為非線性的，為了便于求解非線性問題，必須用適當(dāng)?shù)姆椒▽栴}進(jìn)行線性化處理；一般采納增量法（或稱逐步加載法），立即物體屈服后所需加的載荷分成若干步施加，在每個(gè)加載步的每個(gè)迭代計(jì)算步中，把問題看作是線性的。/r/n2）塑性問題的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系不一定是一一對(duì)應(yīng)的；塑性變形的大小，不僅取決于當(dāng)時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)，而且還決定于加載歷史；而卸載與加載的路線不同，應(yīng)變關(guān)系也不一樣；因此，在每一加載步計(jì)算時(shí)，一般都應(yīng)檢查塑性區(qū)內(nèi)各單元是處于加載狀態(tài)，依舊處于卸載狀態(tài)。/r/n3）塑性變形中，金屬與工模具的接觸面不斷變化；因此，必須考慮非線性接觸與動(dòng)態(tài)摩擦問題。/r/n4）塑性理論中關(guān)于塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系與硬化模型有多種理論，材料屬性有的與時(shí)刻無關(guān)，有的則是隨時(shí)刻變化的粘塑性問題；因此，采納不同的理論本構(gòu)關(guān)系不同，所得到的有限元計(jì)算公式也不一樣。/r/n5）關(guān)于一些大變形彈塑性問題，一般包含材料和幾何兩個(gè)方面的非線性，進(jìn)行有限元計(jì)算時(shí)必須同時(shí)考慮單元的形狀和位置的變化，即需采納有限變形理論。而關(guān)于一些彈性變形專門小能夠忽略的情況，則必須考慮塑性變形體積不變條件，采納剛塑性理論。/r/n以下介紹彈塑性有限元和剛塑性有限元的一些差不多理論。/r/neq\o\ac(○,1)/r/n.彈塑性有限元的差不多原理/r/n在塑性變形過程中，假如彈性變形不能忽略并對(duì)成形過程有較大的阻礙時(shí)，則為彈塑性變形問題，如典型的板料成形。在彈塑性變形中，變形體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移和轉(zhuǎn)動(dòng)較小，應(yīng)變與位移差不多成線性關(guān)系時(shí)，可認(rèn)為是小變形彈塑性問題；而當(dāng)質(zhì)點(diǎn)的位移或轉(zhuǎn)動(dòng)較大，應(yīng)變與位移為非線性關(guān)系時(shí)，則屬于大變形彈塑性問題；相應(yīng)地有小變形彈塑性有限元或大變形（有限變形）彈塑性有限元。由于在彈塑性變形中，應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系為非線性的，變形體的最終形狀變化通常不能如線彈性問題一樣能夠一次計(jì)算得到；因此，在有限元分析時(shí)，一般只能按增量理論進(jìn)行求解，立即整個(gè)載荷分解成為若干增量步，逐漸施加在變形體上。/r/neq\o\ac(○,2)/r/n.剛（粘）塑性有限元的差不多原理/r/n在塑性加工的體積成形工藝中，變形體產(chǎn)生了較大的塑性變形，而彈性變形相對(duì)專門小，能夠忽略不計(jì)，現(xiàn)在可認(rèn)為是剛塑性問題，如鍛造、擠壓等；相應(yīng)地則能夠用剛塑性有限元法分析。剛塑性有限元法是在馬爾可夫（Markov）變分原理的基礎(chǔ)上，引入體積不可壓縮條件后建立的。/r/n/r/n2.2/r/n金屬塑性成形有限元模擬軟件簡(jiǎn)介/r/n非線性有限元分析軟件一般的都可應(yīng)用于塑性成形過程的模擬。但由于塑性成形工藝的專門性，一般非線性有限元軟件在分析時(shí)，對(duì)一些邊界條件、載荷和相關(guān)的工藝結(jié)構(gòu)（如拉伸筋）等的處理特不困難，使用極為不便。因此，國(guó)內(nèi)外都先后開發(fā)了用于塑性成形工藝分析的專用有限元軟件，專用有限元軟件依照相關(guān)工藝對(duì)分析過程進(jìn)行了優(yōu)化處理，讓用戶能更方便的運(yùn)用，同時(shí)提供了適合于成形工藝的后置處理。金屬塑性成形一般可分為體積成形和板料成形兩大類。在板料成形模擬方面，國(guó)際上要緊有美國(guó)的DYNAFORM、德國(guó)的AUTOFORM、法國(guó)的PAM系列軟件；在體積成形方面，有美國(guó)的DEFORM、MSC.SUPERFORGE，法國(guó)的FORGE3等。國(guó)內(nèi)在塑性成形模擬軟件方面跟國(guó)際上相比還存在專門大差距，但也相繼開發(fā)一些軟件，如板料成形方面有：吉林金網(wǎng)格模具工程公司的KMAS、北航的SHEETFORM、華中科技大學(xué)的VFORM等，體積成形方面有北京機(jī)電研究所的MAFAP等。以下對(duì)功能較強(qiáng)且較流行的DYNAFORM、DEFORM等軟件作簡(jiǎn)要介紹。/r/n2.2./r/n1.板料成形模擬軟件DYNAFORM/r/nDYNAFORM是由美國(guó)ETA公司和LSTC公司聯(lián)合開發(fā)的用于板料成形模擬的專用軟件包。DYNAFORM具有友好的用戶界面、良好的操作性能，包括大量的智能化自動(dòng)工具，可方便地求解各類板成形問題。DYNAFORM專門用于工藝及模具設(shè)計(jì)涉及的復(fù)雜板成形問題，如彎曲、拉深、成形等典型板料沖壓工藝，液壓成形、滾彎成形等專門成形工藝；并能夠預(yù)測(cè)成形過程中板料的裂紋、起皺、減薄、劃痕、回彈，評(píng)估板料的成形性能，從而為板成形工藝及模具設(shè)計(jì)提供關(guān)心。/r/nDYNAFORM具有完備的前后處理功能，采納集成的操作環(huán)境，無須數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)無文本編輯，并提供了與CAD軟件的接口、有用的幾何模型建立功能。DYNAFORM的求解器采納業(yè)界聞名、功能強(qiáng)大的動(dòng)態(tài)非線性顯式分析軟件LS-DYNA；并采納工藝化的分析過程，包括阻礙沖壓工藝的60余個(gè)因素，固化了豐富的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，提供以DFE為代表的多種工藝分析模塊。DYNAFORM可在PC、工作站、大型機(jī)等多種計(jì)算機(jī)上的Windows、Unix操作系統(tǒng)下使用，且具有較適用的二次開發(fā)功能。/r/n其要緊功能及技術(shù)特點(diǎn)有：/r/n優(yōu)化下料形狀/r/n——/r/n通過One-step求解器能夠方便地依照凹模形狀得出合理的落料尺寸；/r/nQuick-setup功能/r/n——/r/n利用該功能能夠通過板料、凹模、壓邊圈及拉深筋的定義快速完成標(biāo)準(zhǔn)的拉深模擬；/r/n模具自動(dòng)網(wǎng)格劃分/r/n——/r/n為捕捉模具外形特征專門設(shè)計(jì)的網(wǎng)格自動(dòng)劃分功能，可節(jié)約99％工具分網(wǎng)時(shí)刻；/r/n先進(jìn)的板料網(wǎng)格生成器/r/n——/r/n能夠同意三角形、四邊形網(wǎng)格混合劃分，并可方便進(jìn)行網(wǎng)格修剪；/r/n工件定義及自動(dòng)定位/r/n——/r/n簡(jiǎn)捷方便的工件定義以及工件的自動(dòng)定位功能；/r/n模具動(dòng)作預(yù)覽/r/n——/r/n在提交分析之前能夠同意用戶檢查所定義的工具動(dòng)作是否正確；/r/nDFE模面設(shè)計(jì)模塊/r/n——/r/n利用該功能能夠由產(chǎn)品幾何外形通過工藝補(bǔ)充計(jì)算得到模具及壓邊圈尺寸；/r/n拉延筋定義/r/n——/r/n通過拾取凹模（或下壓邊圈）上的節(jié)點(diǎn)（線）生成拉延筋（多種截面），并可由DBFP子程序預(yù)報(bào)拉延筋力；/r/n自動(dòng)壓邊分析/r/n——/r/n在模具幾何模型基礎(chǔ)上快速生成弧形壓邊進(jìn)行板料的成形性預(yù)測(cè)；/r/n網(wǎng)格自適應(yīng)劃分/r/n——/r/n網(wǎng)格自適應(yīng)劃分功能能夠由用戶操縱（重劃分等級(jí)及間隔），能夠提高求解的精度；而在回彈分析之前能夠?qū)W(wǎng)格進(jìn)行粗化處理；/r/n顯、隱式無縫轉(zhuǎn)換/r/n——/r/n同意用戶在求解不同的物理行為時(shí)在顯、隱式求解器之間進(jìn)行無縫轉(zhuǎn)換，如在拉深過程中應(yīng)用顯式求解，在后續(xù)回彈分析當(dāng)中則切換到隱式求解。/r/n材料模型/r/n——/r/n材料庫(kù)具有標(biāo)準(zhǔn)的SAE材料庫(kù)目錄，包含140余種金屬及非金屬材料，如CRCQ，CRDQ，HRCQ，HRDQ，鋁以及不銹鋼等；/r/n結(jié)果處理/r/n——/r/n利用后處理器能夠方便地進(jìn)行三維動(dòng)態(tài)等值線和云圖顯示應(yīng)力應(yīng)變、工件厚度變化、成形過程等；/r/n成形極限圖/r/n——/r/n成形極限圖中能夠直觀顯示每個(gè)單元的成形狀況。通過成形極限圖中的顏色和位置按照顧變程度來能夠?qū)γ總€(gè)單元進(jìn)行靜態(tài)顯示或是動(dòng)畫演示；/r/n圖形輸出/r/n——/r/n利用后處理器能夠生成MPEG、AVI、JPG等多種格式的圖形文件，便于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸。/r/n圖7-4是運(yùn)用DYNAFORM模擬一汽車零件沖壓成形的結(jié)果。圖7-4（a）是成形零件的厚度分布，右下角區(qū)域表示板料變薄較嚴(yán)峻；圖7-4（b）是成形極限圖，右下角區(qū)域表示是可能產(chǎn)生破裂的危險(xiǎn)區(qū)域。/r/n/r/n2.2./r/n2.體積成形模擬軟件DEFORM/r/nDEFORM系列軟件是基于工藝過程模擬的有限元系統(tǒng)(FEM)，可用于分析各種塑性體積成形過程中的金屬流淌以及應(yīng)變應(yīng)力溫度等物理場(chǎng)量的分布，提供材料流淌、模具充填、成形載荷、模具應(yīng)力、纖維流向、缺陷形成、韌性破裂和金屬微結(jié)構(gòu)等信息，并提供模具仿真及其他相關(guān)的工藝分析數(shù)據(jù)。/r/nDEFORM源自塑性有限元程序ALPID（AnalysisofLargePlasticIncrementalDeformation）。在1980年代初期，美國(guó)Battelle研究室在美國(guó)空軍基金的資助下開發(fā)了用于塑性加工過程模擬的有限元程序ALPID，后來開發(fā)人員對(duì)程序進(jìn)行了逐漸完善，并采納Motif界面設(shè)計(jì)工具，并將程序進(jìn)展成為了商品化的軟件DEFORM（DesignEnvironmentforFORMing），由美國(guó)SFTC（ScientificFormingTechnologiesCorporation）公司推廣應(yīng)用。/r/nDEFORM是一個(gè)模塊化、集成化的有限元模擬系統(tǒng)，它包括前處理器，后處理器、有限元模擬器和用戶處理器四個(gè)功能模塊。/r/nDEFORM有一個(gè)較完整的CAE集成環(huán)境，具有強(qiáng)大而靈活的圖形界面，使用戶能有效地進(jìn)行前后處理。在前處理中，模具與坯料幾何信息可由其他CAD軟件生成的STL或SLA格式的文件輸入，并提供了3D幾何操縱修正工具，方便幾何模型的建立；網(wǎng)格生成器可自動(dòng)對(duì)成形工件進(jìn)行有限元網(wǎng)格的劃分和變形過程中的重新劃分，并自動(dòng)生成邊界條件，確保數(shù)據(jù)預(yù)備快速可靠；DEFORM的材料數(shù)據(jù)庫(kù)提供了146種材料的寶貴數(shù)據(jù)，材料模型有彈性、剛塑性、熱彈塑性、熱剛粘塑性、粉末材料、剛性材料及自定義類型，為不同材料的成形仿真提供有力的保障；DEFORM集成典型的成形設(shè)備模型，包括液壓壓力機(jī)、錘鍛機(jī)、螺旋壓力機(jī)、機(jī)械壓力機(jī)、軋機(jī)、擺輾機(jī)和用戶自定義類型（如表面壓力邊界條件處理功能解決脹壓成形工藝模擬）等，關(guān)心用戶處理各種不同的工藝條件。/r/nDEFORM的求解器是集成彈性、彈塑性、剛（粘）塑性和熱傳導(dǎo)等于一體的有限元求解器?？蛇M(jìn)行冷、溫、熱鍛的成形和熱傳導(dǎo)耦合分析；其典型應(yīng)用包括鍛造、擠壓、鐓頭、軋制、自由鍛、彎曲和其他成形工藝的模擬；而運(yùn)用不同的材料模型可分析殘余應(yīng)力、回彈問題以及粉末冶金成形等；基于損傷因子的裂紋萌生及擴(kuò)展模型能夠分析剪切、沖裁和機(jī)加工過程；其單步模具應(yīng)力分析方便快捷，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)變形體、組合模具、帶有預(yù)應(yīng)力環(huán)時(shí)的成形過程分析。/r/nDEFORM提供了有效的后處理工具，讓用戶能對(duì)有限元計(jì)算結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)分析。在后處理中，具有網(wǎng)格變形跟蹤和點(diǎn)跡示蹤、等值線圖、云圖、矢量圖、力-行程曲線等多種功能；且具有2D切片功能，能夠顯示工件或模具剖面結(jié)果；后處理中的鏡面反射功能，為用戶提供了高效處理具有對(duì)稱面或周期對(duì)稱面的手段，同時(shí)能夠在后處理中顯示整個(gè)模型；自定義過程則可用于計(jì)算流淌應(yīng)力、沖壓系統(tǒng)響應(yīng)、斷裂判據(jù)和一些特不的處理要求，如金屬微結(jié)構(gòu)、冷卻速率、機(jī)械性能等；后處理還能以包括圖形、原始數(shù)據(jù)、硬拷貝和動(dòng)畫等多種方式輸出結(jié)果。/r/n目前，DEFORM軟件依照功能和要求的不同分為DEFORM_2D、DEFORM_3D、DEFORM-Pro、DEFORM-PC、DEFORM-HT等一系列產(chǎn)品，供2D成形、復(fù)雜的3D成形、熱處理等仿真分析使用，并可在工作站和PC機(jī)上的不同操作系統(tǒng)下運(yùn)行。/r/n2.2./r/n3.AltairHyperXtrude/r/n在航空航天、汽車、船舶等領(lǐng)域，許多重要的零部件都通過擠壓過程加工生產(chǎn)出來的。傳統(tǒng)擠壓工藝和模具設(shè)計(jì)通常借助于反復(fù)的實(shí)物試驗(yàn)，然而產(chǎn)品性能并不一定最佳。相反，擠壓過程的數(shù)值仿真技術(shù)的應(yīng)用越來越顯示其優(yōu)越性。/r/nAltairHyperXtrude模塊，是擠壓成形分析的優(yōu)秀CAE工具?？蛇M(jìn)行擠壓成形問題中模具和過程設(shè)計(jì)、分析，可關(guān)心工程設(shè)計(jì)人員提高型材擠壓模具的使用壽命、合理設(shè)計(jì)擠壓模工件的形狀尺寸，從而大大減少模具開發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)刻、試模周期和費(fèi)用。HyperXtrude現(xiàn)已被成功用于全球各大聞名汽車廠商和零部件供應(yīng)商的擠壓產(chǎn)品開發(fā)。/r/nHyperXtrude數(shù)值模擬的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)如下：/r/n.通過穩(wěn)健、可靠而快速的計(jì)算機(jī)模擬和優(yōu)化，大大降低設(shè)計(jì)時(shí)刻和費(fèi)用/r/n.關(guān)心認(rèn)識(shí)現(xiàn)有模具中的存在問題/r/n.驗(yàn)證新設(shè)計(jì)的模具/r/n.計(jì)算得到最優(yōu)的工件、模具尺寸/r/n.改進(jìn)模具設(shè)計(jì)、提高模具壽命/r/n.減少原材料白費(fèi)/r/n.縮短產(chǎn)品開發(fā)時(shí)刻，提高產(chǎn)品質(zhì)量/r/n物理描述/r/n在傳統(tǒng)的有限元模擬過程中，關(guān)于非線性的擠壓過程，當(dāng)材料流經(jīng)工作帶時(shí)，不可幸免地進(jìn)行著一次又一次的網(wǎng)格再劃分。這種網(wǎng)格再劃分不但耗時(shí)，損失計(jì)算精度，而且過度畸變的網(wǎng)格在再劃分時(shí)往往出現(xiàn)失敗，使得模擬無法完成。HyperXtrude采納了自適應(yīng)的網(wǎng)格劃分技術(shù)，依照實(shí)際模型自動(dòng)或手動(dòng)設(shè)置參數(shù)，能在較少的時(shí)刻內(nèi)完成高精度的數(shù)值計(jì)算。包括：/r/n.h-refinement/r/n.p-enrichment/r/n.Efficienthp-adaptivealgorithms/r/n采納有限元方法精確模擬該過程中材料流淌和熱傳遞規(guī)律，適應(yīng)了擠壓過程分析和產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程師的需要，并能廣泛適用于金屬和復(fù)合材料的擠壓?jiǎn)栴}。通過數(shù)值分析，得到擠壓過程中金屬應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、流體速度等分布和變化。/r/n.變形模擬：擠壓模具的應(yīng)力應(yīng)變分析，反映材料內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)變形速度的不均勻性。/r/n.溫度場(chǎng)模擬：定義坯料、模具和周圍環(huán)境之間的熱交換，計(jì)算得到坯料內(nèi)的熱傳導(dǎo)、擠壓筒和模具周圍熱傳遞、擠壓.溫升和擠壓速度的關(guān)系。/r/n.摩擦模擬：支持定義工件和模具之間、坯料和模腔之間的庫(kù)侖摩擦模型或塑性剪切摩擦模型。/r/n.模具優(yōu)化：通過與Optistruct之間的數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)模具結(jié)構(gòu)的優(yōu)化分析。/r/n前后處理功能/r/n簡(jiǎn)單易用的前處理器:/r/n.用戶通過讀入幾何參數(shù)文件，自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)行幾何清理。/r/n.通過簡(jiǎn)單的參數(shù)設(shè)置自動(dòng)定位擠壓筒、工件和模具。/r/n.單元網(wǎng)格的自動(dòng)或手動(dòng)劃分。/r/n.支持的材料類型多，包括金屬材料，樹脂材料，溫度相關(guān)材料。/r/n.邊界條件的自動(dòng)或手動(dòng)設(shè)置。/r/n.具有與其他有限元軟件優(yōu)秀的接口，能夠直接讀入有限元文件，支持文件格式包括：/r/nHyperMesh/r/nIDEAS/r/nFIDAP/r/nIGES/r/n數(shù)據(jù)結(jié)果的可視化自動(dòng)輸入結(jié)果文件，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)結(jié)果可視化。包括：/r/n.相關(guān)材料的本構(gòu)規(guī)律/r/n.速度矢量/r/n.顆粒追蹤/r/n.誤差可能曲線/r/n.結(jié)構(gòu)變形、溫度場(chǎng)云圖、切片圖和時(shí)程曲線/r/n.動(dòng)畫顯示/r/n/r/n3./r/n塑料成型模擬/r/n塑料成型是制造業(yè)中的一個(gè)要緊組成部分，而流淌模擬對(duì)塑料成型具有重要意義；運(yùn)用塑料流淌模擬能關(guān)心設(shè)計(jì)人員優(yōu)化成型工藝與模具結(jié)構(gòu)，指導(dǎo)設(shè)計(jì)人員從成型工藝的角度改進(jìn)產(chǎn)品形狀結(jié)構(gòu)、選擇適合的塑料材料和成型設(shè)備，評(píng)判不同材料采納同一工藝與模具成型的可行性，分析可能出現(xiàn)的問題；達(dá)到降低生產(chǎn)成本、縮短模具開發(fā)周期的目的。關(guān)于一般簡(jiǎn)單的塑料制品的成型，只進(jìn)行流淌模擬分析即可；但關(guān)于復(fù)雜周密塑件的成型，不僅要對(duì)流淌過程進(jìn)行模擬分析，還需要對(duì)充模、保壓過程中塑件與模具的冷卻進(jìn)行分析；甚至需要分析開模后塑件的殘余變形與應(yīng)力等。在本章節(jié)中，僅對(duì)塑料成型流淌模擬的差不多原理和注射過程模擬軟件作簡(jiǎn)要介紹。/r/n/r/n3.1/r/n、塑料流淌過程模擬的差不多原理/r/n塑料成型過程中，由于塑料熔體的粘度高、雷諾數(shù)低，故熔體流淌可簡(jiǎn)化為不可壓縮的層流，符合牛頓流淌定律。/r/n熔體在型腔內(nèi)流淌的數(shù)值模擬分析分為一維、二維和三維分析。一維分析是二維分析的基礎(chǔ)；二維分析是將任意形狀的三維塑件模型展平成二維模型后，并分解成許多一維流淌的差不多單元進(jìn)行一維分析；三維分析是在三維模型及其有限元網(wǎng)格的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。二維分析要緊用于確定塑料熔體和成型工藝參數(shù)的可行范圍等以及成型過程技術(shù)上的可行性；三維分析則用于完整的成型過程數(shù)值模擬與仿真分析。/r/n3.1./r/n1.一維與二維流淌分析/r/n所謂一維流淌，是指塑料熔體在流淌過程中任意質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可用單方向的流速來表征。一維流淌有三種差不多形式，分不為圓管流淌、矩形板流淌和徑向流淌，如圖7-8所示。/r/n圓管流淌要緊用于模擬熔體在流道內(nèi)的流淌，而矩形板流淌和徑向流淌則可用來模擬熔體在模具型腔內(nèi)的流淌。由于一維流淌中模具型腔僅限于園盤類和矩形板類形狀，故在對(duì)式（7-36）-（7-40）做進(jìn)一步簡(jiǎn)化后，能方便地采納有限差分方法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。/r/n當(dāng)圓盤形單元和矩形板單元的一維流淌數(shù)學(xué)模型和數(shù)值計(jì)算方法確立后，即可依照熔體在型腔內(nèi)的流淌路徑，將一維流淌單元進(jìn)行組合，用來分析在任意形狀的二維型腔內(nèi)的熔體的填充流淌過程。分析時(shí)，必須首先依照經(jīng)驗(yàn)劃分出熔體在型腔內(nèi)的流淌路徑；然后在依照所劃分的流淌路徑，將型腔分解成若干串聯(lián)的一維流淌差不多單元。常用的一維流淌差不多單元有四種，如圖7-9所示。/r/n由于二維流淌單元是由一維單元串聯(lián)組合而成，故二維分析在實(shí)質(zhì)上與一維分析相同，只是需要處理不同流淌路徑的熔體流量和填充時(shí)刻，而且還需要一定的經(jīng)驗(yàn)。但當(dāng)確定好流淌路徑和流淌單元后，通過分析即可獲得任一時(shí)刻熔體流淌前沿位置及其溫度、速度、壓力的分布以及熔接縫位置等。/r/n3.1./r/n2.三維流淌分析/r/n三維流淌分析是對(duì)熔體在三維結(jié)構(gòu)上的流淌進(jìn)行模擬分析，一般能夠在二維流淌分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行。分析時(shí)必須首先將塑件的三維結(jié)構(gòu)展平，并劃分流淌路徑和單元；這在實(shí)際分析中造成諸多的不便，且需要設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)。而采納有限元法分析熔體在型腔內(nèi)的流淌過程，則不必預(yù)先確定流淌路徑與單元，且甚少依靠設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)；因此，隨著有限元法的進(jìn)展，有限元模擬已成為分析熔體流淌過程有效手段。目前，實(shí)際模擬分析中將三維流淌問題分解為平面流淌的二維問題和壁厚方向的一維問題，采納有限元和有限差分耦合的求解方法，壓力場(chǎng)等二維問題采納有限元法求解，而通過對(duì)時(shí)刻和厚度方向差分求解溫度場(chǎng)；在求解過程中，有限元法與有限差分法交替進(jìn)行。/r/n/r/n3.2/r/n、塑料成型模擬軟件簡(jiǎn)介/r/n由于塑料成型數(shù)值模擬越來越重要的作用，以及實(shí)際的需要；國(guó)內(nèi)外相繼開發(fā)了相應(yīng)的商品化軟件，要緊有：澳大利亞MOLDFLOW公司的MOLDFLOW系列軟件；美國(guó)AC-Tech公司的C-MOLD系列軟件（已被MOLDFLOW公司并購(gòu)）；美國(guó)SDRC公司的Polyfill和Polycool-II，德國(guó)IKV研究所的CADMOULD系列；法國(guó)CISIGRAPH的STRIM100；我國(guó)華中科技大學(xué)的華塑CAE3DRF5.0等。這些軟件功能不一，有的與塑料模具CAD/CAM集成，有的分析功能十分強(qiáng)大，包括從流淌分析、冷卻保壓分析到工藝參數(shù)優(yōu)化和一些特種注射成型（如氣體輔助注射）的分析等多種功能。以下要緊介紹華塑CAE3DRF5.0和MOLDFLOW系列軟件/r/n3.2./r/n1.華塑CAE3DRF5.0軟件/r/n華塑CAE3DRF5.0軟件是由華中科技大學(xué)塑性成型模擬及模具技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室李德群教授主持開發(fā)。該軟件系統(tǒng)，不管在數(shù)學(xué)模型、算法、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)依舊商品化程度和要緊功能上均可與國(guó)際同類軟件相媲美；但具有特不高的性價(jià)比，價(jià)格比國(guó)外同類軟件低專門多。該系統(tǒng)是HSCAE軟件的最新版本，采納了新的三維圖形核心和分析數(shù)據(jù)模擬顯示技術(shù)，應(yīng)用了先進(jìn)的三維真實(shí)感流淌分析技術(shù)；同時(shí)，該CAE軟件與華塑CAD模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算校核軟件進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了塑料成型工藝與模具的CAD/CAE/CAM一體化。目前，該軟件已有流淌分析和冷卻分析兩大模塊。該系統(tǒng)硬件環(huán)境要求較低，并支持Windows98/NT中文簡(jiǎn)、繁體和英文操作系統(tǒng)。/r/n該軟件系統(tǒng)的要緊技術(shù)特點(diǎn)和功能有：/r/n幾何模型的輸入/r/n——/r/n自帶幾何造型系統(tǒng)，并支持通用三維CAD系統(tǒng)的STL文件輸入；/r/n先進(jìn)的圖形和結(jié)果顯示功能/r/n——/r/n實(shí)現(xiàn)模型及分析結(jié)果三維顯示，快速旋轉(zhuǎn)、平移、縮放；流淌分析結(jié)果可隨意按時(shí)刻步顯示和回溯；/r/n操作方便/r/n——/r/n系統(tǒng)具有良好的中文界面，支持相關(guān)的中國(guó)國(guó)標(biāo)，優(yōu)良的設(shè)計(jì)操作性能，采納可折疊的目錄樹治理操作進(jìn)程和分析數(shù)據(jù)，讓用戶能有效的操縱整個(gè)分析過程的實(shí)現(xiàn)；/r/n先進(jìn)的流淌分析技術(shù)/r/n——/r/n采納三維真實(shí)感注射成型流淌分析；/r/n強(qiáng)大的分析功能/r/n——/r/n準(zhǔn)確地分析流淌前沿、溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、剪切力與剪切速率場(chǎng)；自動(dòng)預(yù)測(cè)熔接縫和氣穴的位置等；/r/n開放的數(shù)據(jù)庫(kù)/r/n——/r/n支持國(guó)內(nèi)外塑料數(shù)據(jù)庫(kù)，并能夠測(cè)試并添加新獲得的塑料流變數(shù)據(jù)。/r/n圖7-11是運(yùn)用華塑CAE3DRF5.0軟件對(duì)幾個(gè)典型的塑料零件進(jìn)行流淌模擬后得到的流淌前沿分布。/r/n3.2./r/n2.MOLDFLOW系列軟件/r/nMOLDFLOW系列軟件是由專門從事注射成型CAE軟件開發(fā)和市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)的跨國(guó)公司MOLDFLOW公司開發(fā)的。該系列軟件依照功能差不分為MPA（MoldflowPlasticsAdvisers）和MPI（MoldflowPlasticsInsight），其中MPI功能特不強(qiáng)大，包括流淌分析、冷卻分析、翹曲分析、收縮分析、結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析、氣體輔助注射成型分析、注射工藝參數(shù)優(yōu)化等。以下是MPI的要緊技術(shù)特性和功能。/r/nMPI/FLOWBaseModules/r/n——/r/n差不多模塊/r/n模型及幾何建模/r/n——/r/n能夠?qū)Ω鞣N復(fù)雜的產(chǎn)品曲面進(jìn)行造型，并能對(duì)模具冷流道、熱流道及冷卻管道方便的進(jìn)行造型，并能自動(dòng)進(jìn)行有限單元網(wǎng)格劃分；/r/n結(jié)果顯示/r/n——/r/n能夠?qū)τ?jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果按等值線、光照或按照有限單元、單元節(jié)點(diǎn)等多種方式顯示，并能方便的放大、縮小、旋轉(zhuǎn)、平移顯示結(jié)果；/r/n標(biāo)準(zhǔn)圖形接口/r/n——/r/n能夠?qū)AD/CAM/CAE軟件的IGES格式造型文件方便地輸入到Moldflow造型模塊，節(jié)約造型時(shí)刻，方便產(chǎn)品分析；/r/n有限單元文件接口/r/n——/r/n能夠?qū)NSYS、Patran、I-DEAS、C-MOLD軟件產(chǎn)生的產(chǎn)品造型網(wǎng)格文件通過此接口直接傳入到Moldflow軟件中，方便