|
一、软件开发背景
热处理过程的数值模拟提供了虚拟生产试验的工具，可以作为优化热处理工艺和开发热处理新技术的科学依据。经过多年的开发，目前市面上的综合型软件主要有Ansys、Abaqus等，特定领域针对型有主要针对金属体积成形的Deform、Forge NXT、Qform等，针对焊接模拟的Sysweld，以及针对热处理的Danet(已嵌入Ansys)等。
金属材料热处理工艺仿真通常作为商业化软件的一个模块(或部分功能)使用，如Deform软件中的Deform HT，Forge NXT中的Heating/Colling功能，Ansys中的Steady-State Thermal/Transient Thermal以及Fluent模块等。然而，该类软件在自由定制性方面往往存在一定的不足，不能很好的模拟现实工况，一旦某一条件变化，就需要重新进行计算，导致目前的热处理计算机模拟大多局限于科研单位。
以Deform-3D中的Deform HT模块为例，该模块实现热处理模拟的过程为流程式处理，整个热处理过程的完成主要包含模型导入→网格划分→材料设置→初始化设置→热处理介质设置→工艺程序设置→模拟控制设置→后处理等，但这一流程化的设置导致其无法针对本项目静子叶片的具体热处理工艺进行计算，主要体现在：1、入水/油方式无法模拟，叶片片身和大小圆柱入油方式会对整体温度-组织-应力场有很大影响，这种工况在Deform HT中无法实现，也就无法模拟静子叶片在入水/油瞬间的受力和形变状况；2、无法体现静子叶片前期加工残余应力的影响，前期机加工残余应力的存在(大小、方向与分布等)，会对热处理后的结果产生重要影响，而这在Deform-HT模块中是无法施加的。
因此，亟需开发一款能够紧密结合数值模拟技术与实际生产过程中的控制及设备的软件，针对复杂多样的实际生产过程进行工艺仿真。
二、技术特点
（1）航威AHTS 利用MSC．Marc 提供的二次开发接口，集成了温度场、组织场和应力/应变场模拟模块，并能够相互耦合计算，从而保证了热处理模拟的精度。
（2）组织场模拟模块考虑了两种类型相变，即扩散型相变( 铁素体、珠光体和贝氏体相变) 和非扩散型相变( 马氏体相变) 。其中扩散型相变的模拟基于Scheil 叠加原理和Avrami方程，非扩散型相变的模拟基于Koistinen-Marburger方程。两种类型的相变均提供Denis和Inoue两种模型以考虑应力对相变动力学的影响。
（3）应力/应变场模拟模块考虑了热应变、相变应变和相变塑性应变等因素，其中相变塑性应变的计算基于Desalos模型。
（4）采用广泛应用于金属材料的von Mises准则作为屈服准则，并提供各向同性硬化、Zeigler随动硬化和混合硬化三种硬化法则。
（5）提供多种模拟参数可选项，用户能够对模拟参数( 如相变应变和相变塑性等) 进行组合参与计算，从而为分析影响材料组织和残余应力分布的关键因素提供了有效途径。
（6）用户能够输入多种换热模式，制定复杂的热处理工艺，并能够同时提交多个作业进行模拟计算。
（7）软件采用MDI 技术，能够同时打开多个子文档。软件界面友好，数据输入简便，并具有自纠错功能。
（8）支持并行计算分析。
三、基本功能
（1）设置材料参数：材料参数包含材料基本参数( 材料名称、材料来源和化学成分等) ，TTT 曲线参数以及材料性能参数(热物性能、力学性能和相变动力学参数) 。
（2）设置换热模式：可添加至多99 种换热模式。每种换热模式的换热系数可采用自定义或经验公式两种方式给出。
（3）制定热处理工艺：可添加至多99 条热处理工艺。每条热处理工艺可包含多个工艺段，每个工艺段可采用时间模式或温度模式两种控制模式，因此能够实现复杂热处理工艺的制定。
（4）制定作业：可添加至多99 个作业。每个作业提供多个相变和应力/应变计算选项，并可自由选择已制定的热处理工艺参与模拟计算。
（5）查看模型、计算结果和运行状态：可打开每个作业对应的MSC.Marc 模型文件和结果文件，并可实时监控其运行状态。
四、软件著作权登记证书
|