随着全球经济一体化的到来,以及信息技术的飞速发展,现代制造企业环境发生了很大变化。为此,制造企业的战略从20世纪50年代和60年代资源经济的“规模效益第一”,经过70和80年代“价格争第一”与“质量争第一”的过渡,发展到了90年代“市场响应速度”第一及面向21世纪知识经济的“技术创新第一”。而计算机技术的发展,促进了传统产业在各个方面的技术更新,计算机辅助技术、系统与集成技术的应用,使企业在设计、制造、管理方面大幅提升,在全球性市场竞争的环境里不断扩大竞争优势。
随着信息技术和通信技术的发展,数字化时代已经到来。数字化技术是指利用计算机软硬件及网络、通信技术,对描述的对象进行数字定义、建模、储存、处理、传递、分析、综合优化,从而达到精确描述和科学决策的过程和方法。其中,数字化工艺仿真软件就是一大亮点产品。
什么是数字化仿真?
数字化仿真分析技术(CAE),采用有限元分析法(FEM)来模拟制造件的力学性能,发现设计缺陷、减轻重量、增加强度、优化零部件尺寸、选择适当材料、检查安全要素,提高产品的最大承载力和产品的疲劳寿命,进而提高传统制造产品的综合性能。
通过数字化工艺仿真,可以模拟零部件的力学性能,以保证零件满足需要的性能,提高产品的最大成立能力和产品的疲劳寿命目标。此外,数字化仿真的结果还可以为企业未来的产品设计提供理论依据,从而可以克服开发流程的瓶颈,充分满足客户需要的交付时间、质量与成本这三个相互依存又互相制约的要素。
为什么要进行有限元仿真?
随着市场竞争的日渐激烈,对经济、社会和环境效益的要求也日渐提高,如今的产品设计已经离不开有限元分析技术的支持。
目前,有限元分析在产品开发设计中主要应用有以下几个方面:
1.静力学分析
静力学分析是对二维或者三维的机械结构承载后的应力、变形和应变的分析,是有限元产品在开发中最基本、最常用的分析类型。当作用在产品结构上的载荷不随时间的变化或随时间变化十分缓慢,都应进行静力学分析。
2.模态分析
模态分析是动力学分析的一种,用于研究产品结构和固有频率和自振动模式等振动特性,进行这种分析时所施加的载荷只能是位移载荷和应力载荷。
3.谐响应分析和瞬态动力学分析
这两种分析属于动力学分析,用于研究结构对周期载荷和非周期载荷的动态响应。
4.热应力分析
这类分析用于研究产品结构的工作温度不等于安装温度,或工作时构件内部存在温度分布时,机构内部的温度应力。
5.接触分析
这是一种状态非线性分析,用于分析两个结构物体发生接触时接触面装填、法向力等。由于产品结构中存在的结构力的传递均是通过接触来实现,所以有限元在产品结构中应用最多的就是接触分析。
6.屈曲分析
这是一种几何非线性分析,由于确定结构开始变得不稳定时的临界载荷和屈曲模态形状,例如压杆稳定性问题。
如何选择有限元分析软件?
常见通用有限元软件包括LUSAS、MSC.Nastran、Ansys、Abaqus、LMS-Samtech、Algor、Femap/NXNastran、Hypermesh、COMSOLMultiphysics、FEPG等等。这些软件均是由外国团队开发,全英文操作页面,如果初次接触可能很难上手,而且功能单一,如从选料到粗加工、时效处理、精加工,需要进行多次的仿真分析,工作量相当之大。且传统CAE仿真软件报告输出步骤繁琐,手动输入数据容易出错,导致工作效率低下。
以上这些问题,北京翔博科技都可以解决。
EASYABAQUS有限元仿真软件是北京翔博科技EasyCAE系列中的一款仿真软件,基于Abaqus进行二次开发,只需对传统Abaqus软件进行接入即可使用,操作简单快捷,大大降低了仿真软件的使用难度,缩短仿真时间,提高仿真效率,让仿真和研发人员节省大量时间可以去专注于对工艺的研究和设计。
EASYABAQUS软件包含三大核心模块,功能面面俱到:
1、材料数据库管理
——余种材料1分钟完成查找
一般仿真分析,材料参数查找需要至少1天或者半天时间,可能还会涉及单位转换等,耗时较长,不利于保存重复使用。
翔博科技开发的EasyAbaqus材料数据库管理模块,包含余种常用航空航天仿真用材料,品类齐全,可实现在1分钟之内完成材料查找、确认材料、建立材料全过程;同时,材料分类保存,每种材料均可实现随意获取毫米制和米制数据,方便选用;材料库内置名称、牌号搜索功能,可对选择的材料进行便捷创建。
(材料查询示例)2、报告生成
——提高效率,缩短1/2的输出时间
传统的仿真结果输出,操作较为复杂,图片精细度、图片显示内容、保存到报告中的图片尺寸难以保持一致。所有图片输出结束后,还需要手动查找云图最大值,再输入word的表格中,时间耗费大。重复计算的输出更是费时费力,需要做大量重复性工作。
EasyAbaqus报告生成模块的研发,意在帮助用户精简报告输出流程,减少输出步骤,化繁为简,让仿真结果输出更高效,可节约1/2的输出时间。
3、形位公差计算
——程序化操作,计算时间只需几秒
常规Abaqus输出计算结果进行形位公差计算,需要编写python代码选取计算位置节点,输出节点变形数据,然后计算公差数据。不同的公差类型对应的计算公式有较大差别,还需要时间查找相应公式,操作费时,且容易出错,也不利于公差计算方法的保存和重复使用。
EasyAbaqus形位公差计算模块,含直线度、平面度、圆度、圆柱度、面轮廓度、平行度、垂直度、同轴度、位置度、圆跳动、全跳动共11种公差的计算,用户只需要选取被测量元素的节点(部分公差需要选取基准节点),选取完成后即可完成相应公差的一键计算,计算时间一般需要几秒即可。