综述

Simufact.forming 是************的金属成型工艺仿真软件，采用纯Windows 风格的图形交互界面，操作简单、方便、开放性强，便于工艺工程师和研发人员使用。使工艺设计成本降低 50%以上、优化工艺流程、减少废料率。
   Simufact 公司一直以来***是美国MSC.Software公司的研发合作伙伴，为其金属成形工艺模拟软件提供源程序并进行开发。2005 年收购MSC.Software 的MSC.Maufacturing （即以前的MSC.Superform 和MSC.Superforge）软件，并在此基础上经高度整合研发出simufact.forming软件，产品性能极大提升，使得高度复杂的金属成形、焊接和热处理工艺仿真成为现实，标志制造业模拟仿真新时代的来临。

产品介绍
Simufact.forming 软件采用纯Windows 风格和MARC 风格两种图形交互界面，操作简单、方 便，用户可自行选择。求解器将全球******的非线性有限元求解器MSC.Marc 和瞬态动力 学求解器MSC.Dytran 融合在一起，提供有限元法（FEM）和有限体积法（FVM）两种 建模求解方法，具备快速、强健和高效的求解能力。

 

适用领域

1) 塑性加工工艺分析
包括模锻、辊锻、旋压、墩挤、挤压、拉拔和轧制等体积成形工艺和冲压等板料成形工艺。

2) 结构分析
包括成形过程中材料的断裂，预应力模具受力分析，工模具失效、磨损和寿命分析，成形和卸载后材料的回弹及残余应力分析等。

3) 微观组织分析
包括塑性变形或热处理过程中材料的相变、动态再结晶过程、产生的微观组织变化等。

4) 热分析
包括热－固耦合分析、热处理和热加工过程中的稳态/瞬态热传导、对流散热、热辐射、摩擦生热和热应力分析等。

软件主要功能
a.金属成形工艺模拟
模锻、自由锻、锤锻、多向模锻、强/普旋、辊锻、环件轧制、挤压、弯管机冲压等工艺均可在Simufact.forming软件上进行仿真。
b.模具应力分析
过盈配合模具热压分析、耦合/非耦合模具应力分析、自动计算模具变形、模具变形分析、预应力模具分析。
c.热处理工艺仿真
正火、退火、淬火、回火、时效、感应加热、热变形等模拟分析。
d.二次开发
Simufact.forming具有和通用二次开发软件Fortran的开发接口；便于二次开发可定义加载、边界条件和状态变量，开发后，直接通过接口读入。

软件的******性及特点

1)界面直观易用
极易使用的标准Windows风格界面，采用专业化语言，便于专业人士使用。采用鼠标拖拽快速建模，集成2D和3D模拟，集成数据库系统，分析自动化程度高，用户不需要输入很多的计算控制参数，高效的后处理界面。工艺工程师和研发工程师均可用。如需进行科学研究，可采用MSC.Mentat界面。

   

simufact.forming的两种风格操作界面

2)模拟精度高
集成世界******的非线性MSC.Marc有限元求解器和显式MSC.Dytran有限体积求解器。且两种求解器可随时按需要转换使用。扬长避短，能够解决各种复杂的非线性问题，且具有极高计算精度。
3)其它软件接口
支持如：IGES、STEP、Pro/E、CATIA v5、VATIA v4、UG、Solidworks、Inventor、VDAFS、ACIS、Parasolid等格式文件可直接导入Simufact.forming软件中，无需转换为中间格式。
Simufact.forming软件和ABP温度场测量软件、以及其它CAE仿真软件如：铸造仿真软件Magma、ProCast，通用仿真软件Marc、Abaqus等均有接口。
4)丰富的单元库
三角形单元、四边形单元、四面体单元、壳单元、六面体单元等。
5)******的网格划分和自适应技术
Simufact.forming提供功能齐全、性能******的自动网格生成技术，可以自动对几何形状划分面网格或体网格。具有专门的六面体网格生成器。Simufact.forming不但支持二维三角形和四边形网格的自动重化分，还支持三维四面体网格的自动重化分。对于******用户可以设定控制单元重划分准则，及重划网格的目标单元尺度后，程序自动地控制何时划分、怎样划分。

simufact.forming软件自动划分的网格

6)强大的二次开发功能
Simufact.forming提供了300多个特定功能的开放程序公共块和100多个用户子程序接口。用户可以不受限制的调用这些程序模块完成许多重要的仿真。用户子程序接口覆盖了Simufact.forming有限元分析的所有环节。采用通用有限元程序开发语言Fortran进行开发，资料众多，易于学习开发。直接读取经过Fortran编译的.f文件即可。
7)传热过程分析
Simufact.forming具有功能强大的一维、二维、三维稳态/瞬态热传导分析能力；能够描述各向同性、各向异性、或正交各向异性的热物理参数。Simufact .forming提供四种热分析边界条件：温度、热流强度、表面对流、表面辐射。对于强迫对流传热分析，还可以定义速度场。
8)灵活的机构运动模块
Simufact.forming软件中除集成常用设备，包括液压机、机械压力机、对击锤、环轧机、扩孔机、摆碾机等，还有自由锻等特殊设备库，用户还可以通过表格自定义工模具的运动方式，可以实现复杂的运动方式定义。

simufact.forming环轧等复杂设备设置界面

9)局部坐标系极易定义主动和被动旋转
Simufact.forming采用局部坐标系，通过鼠标在几何模型上点击便可轻松定义工模具的自转和公转。且旋转和平动可以分开定义，极易定义速度控制和随动转动等。运动方式及边界条件在GUI中均可视。Simufact.forming采用创新的技术，极大地方便了用户进行旋压、轧制、环轧、摆碾等旋转加工工艺模拟。

Simufact.forming旋压和环轧设置的局部座系

10)集成数据库
Simufact.forming提供******丰富的材料库及材料模型，主要的材料模型有：线弹性材料模型、非线性弹性材料模型、理想塑形、弹塑性、超塑性、粘塑性、刚塑性等材料模型。材料数据库中涵盖：钢铁、铝合金、高温合金、钛合金等常用材料近600种。Simufact.forming还提供摩擦和设备数据库，极大的方便了用户的建模仿真工作。
11)求解速度快、模拟精度高
将MSC.Marc和MSC.Dytran求解器融合在一起，提供FEM和FVM两种求解方法，能够解决各种复杂的金属成形工艺问题，且具有极高计算精度。simufact不仅采用传统的有限元法求解金属成形工艺问题，还******应用有限体积法求解高度非线性大变形问题。尤其是对于大型铸锻件的模拟，FVM方法能有效地提高计算效率。计算效率比传统有限元法提高至少5－10倍。
金属成形是高度非线性工艺过程，多数情形下毛坯形状相当简单，但***终产品的几何形状非常复杂，采用基于有限体积的材料流动模拟技术，突破了传统有限单元技术模拟极度大变形材料流动的障碍。
Simufact.forming采用的固定在空间的有限体积Eulerian网格技术，是一个固定的参考框架，单元由节点连接构成，节点在空间上固定不动。非常适于******模拟材料大变形问题，******避免了用有限单元技术难于处理而又无法回避的三维网格的重划分问题。并且软件将Lagrange格式的有限元方法（FEM）和Euler格式的有限体积法（FVM）并存，允许单独使用这两种方法，也可以将二者结合使用。

Simufact.forming独特的有限体积法技术大大提高了计算效率

Simufact.forming采用了分辨率增强技术（RET）自动加密工件表面离散的小平面，提高对材料流动描述的精度。
多道次锻造过程，跟踪材料表面的小平面数量会非常大。Simufact.forming提供的图形界面网格稀化器，可以在两个锻造道次之间稀化材料表面小平面，使模拟速度大大加快，减少所需内存。
12)专业环轧模块
具有专业的环轧仿真模块，能够实现卧式和立式环轧的模拟分析。立式环轧中能对信号辊、抱辊、芯辊和主动辊进行详细设定，因而考虑它们对整个环轧工艺的影响，且主动辊转速能根据环件的直径而自动根据设定值进行变化。卧式环轧能对两个抱辊、芯辊、主动辊和两个端面轧辊进行详细设定，因而考虑它们对整个环轧工艺的影响。且具有专门针对环形零件的六面体网格划分及重划分工具。

Simufact.forming环轧设置和案例

13)专业自由锻模块
自由锻模拟仿真有两个挑战：一、复杂的，往往无法******预先定义机构的运动过程；二、完成后的工件的材料性能预测。尤其是开坯锻，不仅应得到某种形状的工件，而且还需达到所需要的材料性能，比如：关于材料的晶粒尺寸，相组成，和去除先前由铸造所产生的气孔，孔隙，缩孔，气泡等缺陷 – 以下总结为气孔（blowholes）。

14）专业的焊接工艺功能，包含各种******的焊接工艺仿真功能

   氩弧焊、电子束焊、激光焊、气焊及电阻焊等焊接工艺仿真

Simufact.forming的运动模块已经可以使用以实际机器设置为导向的高阶设置来有效地定义运动过程。此外，该模块还包括闭环过程控制仿真，不必预先定义全部的进料和速度。一个改良的粉末材料模型已被开发，基于相对密度的变化来预测成形过程中的气孔减少。由于这种方法只使用一个材料参数，模拟校准是非常简单的事。由于此方法并不局限于特定的工艺或材料，它的应用范围很广泛。初始气孔分布可以从先前的铸造仿真软件直接导入，这是一个封闭的过程链模拟的开始。为了完成整体过程链的模拟，冷却和热处理的工艺模拟无缝地集成于成形模型中，用来预测***终部件的微观组织结构和相组成。

初始和***终的相对密度分布

simufact additive金属增材制造仿真软件

Simufact Additive 是实现一次制作成功的工艺解决方案。在打印和制造过程中，部件的变形是各个公司无法发挥出增材制造工艺全部优势的主要障碍。在反复的试错和摸索过程中浪费了大量的非生产性的时间及成本。Simufact Additive是一种在产品的实际打印之前预测并减少整个打印、HIP及切割过程中变形的解决方案。

金属增材制造的典型挑战

来自商业角度的挑战：

• 较高的3D打印机的小时成本（打印机的购置及动力成本所致）

• 打印机可用率的控制：在打印机上进行的实验性测试会降低生产率

• 相对较高的材料成本

来自技术角度的挑战：

在增材制造工艺中，存在诸多重要程度不同的影响因素，例如：

• 不同的生产方式及其特殊的物理现象

• 不同的3D打印机及其对生产工艺产生的特定影响

• 不同的金属粉末质量

  

增材制造工艺中涉及到大量打印机输入参数（可达200个），这些参数都会对完工部件的***终性能造成影响。在打印部件之前，需要回答下列问题：

• ******的支撑结构策略(位置和属性)是什么？

• ******的堆积方向？

复杂的物理相互作用造成部件的质量不稳定。不针对部件的制造过程进行优化设计仿真可导致：

• 不能正确地生产部件甚至出现故障部件（裂纹），原因是：变形和残余应力

Simufact Additive 如何帮助企业解决这些问题

Simufact Additive 是一款功能强大、多尺度的、用于金属增材制造工艺仿真的软件解决方案。Simufact Additive 能帮助您一次***成功生产出增材制造部件：

• 计算完工后部件的变形并减少/避免变形

• ******限度地降低残余应力

• 优化堆积方向

• 优化支撑结构

• 考察热处理、基板和支撑结构切除之后部件的状态

• 预测微观结构

• 标识基于准则的部件失效指数

Simufact Additive 侧重于粉床熔融工艺，其中包括选择性激光熔融（SLM）、直接金属激光烧结（DMLS）、LaserCUSING®、电子束熔融（EBM）等。目前沉积工艺仿真由Simufact.welding来解决。采用宏观尺度的方法能够在数分钟内给出仿真结果，对变形和应力进行******的预测。

采用 Simufact Additive 实现企业的商务目标

用仿真方法取代耗时的试验！采用 Simufact Additive工艺仿真，有助于企业节约时间和资金：

• 在生产前可进行更多次工艺参数/设计参数组合或优化的考察

• 缩短上市时间

• 提高打印机/人力资源的可用性和生产率

• 降低材料及能耗成本

Simufact Additive 涵盖制造工艺链的核心部分，其中包括：

• 增材制造

• 热处理/应力释放工艺

• 热等静压（HIP）工艺（机械影响）

• 支撑结构和基板的切割及拆除

   

Simufact Additive ******技术的五大原因

1、无往不利的解决之道
Simufact Additive 能帮助您解决金属3D打印中的头号难题：
a.减少/避免变形
b.******限度地降低残余应力
c.优化堆积方向和支撑结构

2、强大的理念
Simufact Additive 的多尺度方法是集成了各种******的非线性数值仿真求解技术的软件解决方案—从极快速的结构分析到完整的热–结构耦合瞬态分析，能为您提供******精度的仿真结果。

3、专业软件
Simufact Additive 是专门用于增材制造工艺仿真的专业化软件解决方案。

4、******的图形用户界面
Simufact Additive 配有直观、易于操作的图形用户界面，可确保出色的用户体验。灵活的图形用户界面设计理念使得打印机和应用对话框与实际工艺流程保持一致。

5、成熟的技术体系
Simufact Additive 依托MSC******的MARC解算器技术：
• ******的非线性数值仿真求解技术
• 跨物理场求解能力
• 为增材制造工艺仿真进行了专门加强