esi procast 2018.0 Suite

　　esi procast 2018.0 Suite是一套用于铸造行业提高铸件产量与质量的解决方案，内置的功能模块以及功能特性都已经进行了优化，整个程序系统的性能远在旧版本之上；该程序可以为用户提供钣金进行设计与成型仿真解决方案，借助系统的模面设计和PAM-STAMP的钣金成形仿真模块，工程师可以在计算机上设计，优化和验证钣金成形工艺；PAM-STAMP涵盖冷，热和热的钣金和管材成型工艺，修补和量身定做的毛坯，并且可用于所有金属成型行业，包括汽车，航空航天，电子和电器；在报价阶段，用户可以确定毛坯轮廓和最佳套料，以进行材料成本估算，并快速开发钣金成形模具；在可行性阶段，模具设计人员可以根据B样条曲线的几何形状对工具表面进行建模，并设计成功的成型过程而不会出现裂纹和褶皱，并达到规格要求，包括卷边，修整和修整线以及毛坯形状的优化；在验证阶段，工程师可以像在车间一样精确地估计回弹，在拉拔操作或跨多个操作中补偿模具，并检测和可视化外观缺陷。在可行性和验证阶段之间，任何软件设置都没有区别，即确保最好的结果质量；用户还可以通过热传递或真实流体流(CFD)分析，可以验证冲压硬化过程中3D工具的冷却效率;此外，由于制造会影响材料性能，进而影响产品性能，因此成型过程的结果可用于设计焊接装配过程，以使装配保持在公差范围内并提高产品性能;最后，工程师可以在虚拟现实环境中显示和查看发现的结果；虚拟样机可确保组件制造和组装过程按时并在预算内交付设计的产品规格和性能；ESI为轻量级设计的虚拟原型提供完整的解决方案，该解决方案可以提供与真实原型一样好的质量，因此设计人员可以做出正确的决定；需要的用户可以下载体验

软件功能

　　一、缩孔

　　通过procast的标准求解器可以计算出宏观缩孔的位置。ProCAST还具备一个更精细的模型来模拟气孔位置，该模型通过精确计算枝晶收缩和气体含量模拟出气孔位置。

　　二、应力分布与变形

　　procast具备独特的热、流动及应力耦合分析能力，并且，这种完全的耦合分析可以同时在同一网格上进行。ProCAST能够检查充型过程中产生的热冲击，以及凝固过程中铸件和模具之间间隙的影响。解决热裂、塑性变形、残余应力和扭曲变形等当前工业用户关心的主要问题。

　　三、微观组织及性能

　　基于合金成分的不同，软件自动计算相应的微观组织及性能预测。如：可精确的考虑球铁类铸件的石墨化膨胀问题，从而获得有意义的模拟计算结果。耦合微观组织模块精确计算铸铁件的致密度缺陷。同时可以基于相成分来预测铸件的强度、硬度、延展率等性能。

　　四、CAFE晶粒形貌

　　铸件的晶粒组织结构是冶金学家最希望控制的铸造参数。典型的案例是运用定向凝固的方法制造的燃气涡轮叶片。在这种熔模铸造过程中，铸件和冷铁接触的地方，合金以很细的晶粒开始凝固。在这个等轴晶粒区域，晶粒结晶方向优先按照热流方向生长，抑制了其它方向晶粒的生长。

　　procast可以计算凝固过程中晶粒结构的变化，被很多高端工业用户用来控制铸造条件，优化零部件性能。procast将有限元热流计算与CA（Cellular Automation）模型进行耦合，因此procast的晶粒组织模块常被工业界的专家称为CAFE模块。

软件特色

　　1、采用有限元技术，能准确地进行流动，热传导和应力的分析

　　ProCAST使用了最先进的有限元技术并配备了功能强大的数据接口和自动网格划分工具。是目前唯一能对铸造凝固过程进行热－流动－应力完全耦合的铸造模拟软件；计算结果更准确。

　　2、ProCAST可以用来模拟任何合金

　　从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金，以及非传统合金和聚合体。可扩充的材料库可以通过输入材料的热物性参数如：热导率、密度、比热、热焓、固相率、潜热、粘度、表面张力、渗透率、热膨胀系数、杨氏模量、泊松比、屈服应力、硬化、粘塑性等来构建新的材料库数据。

　　3、ProCAST可以采用基本的模块完成几乎所有方式的铸造模拟

　　4、ProCAST复合了Visual-Mesh新一代几何网格工具,配合有限元特有的不连续网格支持技术，使得建立网格的速度大大提高。

　　5、因为采用有限元计算，温度场、应力、变形、裂纹计算优势更明显。

　　6、辐射计算更准确

　　辐射模块扩展了热求解器辐射的功能包括角系数的影响。这个模块对熔模铸造过程是必需的，考虑从模壳的一个区域到另一个区域的自辐射影响是非常显著的。而只有有限元算法才能更好的考虑辐射角系数，因此，ProCAST辐射计算优势明显。

　　7、在铸造模拟中，可以充分考虑背压的影响。计算流场更准确

　　8、更精确地表征几何体几何特征

　　对薄壁零件（如叶片）和复杂形体更有优势，能更好地处理流动问题。由于能采用无级变化网格和非连续网格，分析模型较小，节省计算内存，节省磁盘空间，节省计算时间，更容易进行前后处理。有限元网格的特性可以使得计算结果更准确。

　　9、具备多工艺链式分析能力

　　对于铸造后工艺的模拟，ProCAST可以将计算所得的结果无缝链接到其它软件进行链式仿真，可以耦合计算结果到ABAQUS ,PAM-CRASH,SYS-WELD ,DEFORM等等软件中进行链式耦合分析。

安装步骤

　　1、用户可以点击本网站提供的下载路径下载得到对应的程序安装包

　　2、只需要使用解压功能将压缩包打开，双击主程序即可进行安装，弹出程序安装界面

　　3、同意上述协议条款，然后继续安装应用程序，点击同意按钮即可

　　4、弹出以下界面，用户可以直接使用鼠标点击下一步按钮，可以根据您的需要不同的组件进行安装

　　6、弹出应用程序安装进度条加载界面，只需要等待加载完成即可

　　7、在安装过程中会出现多个应用组件安装提示，此时只需要点击安装即可

　　8、弹出应用程序安装进度条加载界面，只需要等待加载完成即可

　　9、根据提示点击安装，弹出程序安装完成界面，点击完成按钮即可

方法

　　1、程序安装完成后，先不要运行程序，打开安装包，将_SolidSQUAD_里面的文件夹复制到安装目录并替换 默认在：C:\Program Files (x86)\ESI Group，需要替换就选择替换

　　2、然后将pam_lmd_SSQ.dat复制到一个不被删除的地方，这里小编也放到C:\Program Files (x86)\ESI Group目录，创建环境变量

　　PAM_LMD_LICENSE_FILE，变量值：(文件所在路径)+pam_lmd_SSQ.dat

　　3、运行注册表文件SolidSQUADLoaderEnabler.reg，点是完成安装注册

　　4、完成以上操作步骤后，就可以双击应用程序将其打开，此时您就可以得到对应程序

使用说明

　   无量纲Niyama微孔模型

　　无量纲Niyama是为微孔开发的模型，是POROS 1的一部分，是粗糙FEEDLEN方法的替代方法。

　　使用FEEDLEN方法，在距MACROFS等值面的距离大于FEEDLEN值的距离处会形成微孔。 FEEDLEN可以认为是最大距离（距MACROFS等值面），超过该距离就不再可能进行树突状液体进料，因此会产生孔隙。

　　与经典的Niyama标准相反，无量纲Niyama模型会考虑合金特性来预测微孔率（请参见“无量纲Niyama模型的描述”部分）。

　　区分NIYAMA和NIYAMA_STAR运行参数的功能很重要：

　　NIYAMA：以NYIAMA标准在指定的分数固体下生成附加轮廓。这仅仅是一个指标，不会干扰孔隙度的计算

　　NIYAMA_STAR：这将激活本节中描述的无量纲Niyama微孔模型，并将修改POROS模型的微孔输出。

　　要激活无量纲微孔Niyama模型，必须将NIYAMA_STAR运行参数设置为严格大于1e-6且小于1的值。设置该值后，将停用FEEDLEN微孔方法，并由无量纲Niyama模型代替。

　　NIYAMA_STAR中输入的值表示评估Ny *的固体分数。推荐值为0.90。

　　如果激活了无量纲的Niyama模型，则铸造材料的液体粘度必须在材料数据库中可用（有关详细信息，请参见“无量纲的Niyama模型的描述”部分）。由于SDAS的粗化常数取决于合金基体（请参见“无量纲Niyama模型的描述”部分），因此必须在材料数据库中设置合金基体。

　　激活无量纲Niyama模型后，将停用FEEDLEN方法，并且“收缩孔隙率”字段将包含根据无量纲Niyama模型计算出的微孔率。但是，管道和大孔隙度仍仍由原始POROS1计算，并由PIPEFS和MACROFS运行参数控制。

　　除了无量纲的Niyama结果外，如果NIYAMA运行参数设置为大于1.e-6的值，也会计算经典Niyama。然后，只要固体分数fs等于NIYAMA值，便会在本地计算Niyama。 NIYAMA值必须严格低于1。建议值为0.9。如果激活了Niyama计算，则可以从Visual-Viewer Cast中显示“ Niyama”字段。

　　NY *计算的输出

　　除了“收缩孔隙率”字段外，还计算了另外两个字段“ Niyama Star”和“ NYStar Microporostiy”，这些字段可以从Visual-Viewer Cast中显示：

　　“ Niyama Star”是无量纲的量，并且是如上所述的NY *的值。像常规的Niyama标准一样，它可以用来评估孔隙的可能性。

　　“ NYStar微孔”。它是基于NY *计算的微孔率。它用百分比表示，代表材料中空隙的百分比。

　　无量纲Niyama模型的描述

　　当液体分数降至临界值以下时，使用一维方法来计算微孔率，成核和生长。该临界液体分数（）通过求解方程（1）局部获得，该方程是一维连续性方程和达西定律的组合的积分。当固体分数等于NIYAMA_STAR（NY *）时，求解方程式

　　是二次枝晶臂间距（SDAS）粗化常数。该参数当前等于：

　　钢合金为144.e-6 m *（K / s）^ 0.33，

　　铝合金为40.9e-6 m *（K / s）^ 0.33

　　镁合金为35.5e-6 m *（K / s）^ 0.33，

　　其他合金为144.e-6 m *（K / s）^ 0.33。

　　是从合金材料的粘度曲线中提取的液体粘度，

　　是从合金材料的密度曲线得出的总凝固收缩率，

　　是微孔将局部成核的临界液体压降（硬编码值为1.01 bar）。

　　是微孔成核的关键液体部分。此参数是问题的未知变量。本节介绍的计算。

　　等式（1）的左侧项称为无量纲Niyama（Ny *）。当固体分数等于NIYAMA_STAR值时，该术语由ProCAST求解器局部评估。然后，通过数值获得右侧积分的边界。

　　为了评估最终的微孔体积分数fp，采用了连续性方程。关系（2）是从简化的连续性方程推导出来的，假设在局部情况下，剩余的收缩率只能通过微孔形成来补偿：

　　气孔率

　　要分析铸件中的孔隙率，可以使用以下几种方法：

　　带截止选项的温度场

　　带有截止选项的实场分数

　　收缩孔隙率场

　　Niyama临界冷却速率标准

　　热点

　　特定的RGL标准

　　温度场和固体场分数

　　孔隙率主要是由于封闭的液体囊，人们可以通过在截止模式下观察温度或固体分数场来观察它们（以便在凝固过程中可视化铸件内部）。

　　对于温度，建议选择高于固相线温度的临界值，而使用低于70％的固体馏分的临界值。

　　气孔率

　　当使用POROS> 0时，可以看到称为“收缩孔隙率”的轮廓。低于0.01的水平的值被认为是微孔（最好用切片查看），高于0.01的值被认为是大孔（以截止模式最好看）。

　　特定的RGL标准

　　可以使用RGL选项定义自定义的标准函数。

　　色流路径

　　彩色流路可以在ProCAST中计算。 目的是能够用颜色识别来自给定浇口的液体。

　　有两种方法可以建立用于对彩色流路建模的案例：

　　视觉转换界面

　　可以在“接口”菜单中定义Gates ID（仅适用于EQUIV接口类型）。 没有任何ID的门将被视为“透明”（请参见下面的Closedimage）。

　　左击门ID将增加ID，右击将减小ID。

　　在这种情况下，入口BC将被自动分配一个较低的门ID。

　　仿真参数

　　通过使用特定的仿真参数，还有另一种定义Gates ID的方法：

　　COLORFLOW 1：然后用门ID标记所有门（EQUIV接口）和所有入口。

　　请注意，必须在prefixp.dat文件中手动添加此模拟参数。

　　这是彩色流路结果的Closedan示例：

　　Niyama（Ny）微孔模型

　　Niyama标准（Ny）广泛用于金属铸造。在固化即将结束时的指定温度（或固体分数）下评估值。

　　G是温度梯度

　　是冷却速度

　　Niyama用于预测由浅温度梯度引起的与进食相关的收缩微孔。

　　Ny低于某些阈值的区域预计会形成收缩孔隙。

　　局限性：

　　通常不知道收缩孔隙形成的阈值Ny值（对于钢而言除外），并且对铸造的合金类型以及铸造条件（例如砂模与永久模，施加压力，等等。）。

　　Ny除了提供定性的方式外，不提供形成的实际数量的收缩孔隙率（即，Ny越低，预期的收缩孔隙率越大）。

　　输入：模拟参数NIYAMA [0，1]对应于计算常规Niyama的固体分数。

　　推荐，默认值为0.9。通过将NIYAMA设置为0，可以关闭Niyama标准的计算。

　　综上所述，在ProCAST中实现了以下顺序以本地确定微孔率：

　　当固体分数等于NIYAMA_STAR值时，计算Ny *，

　　该模型存在三个不确定性。它们是：SDAS粗化常数，临界压降和计算NY *的临界固体分数（fs *）。为了在不同情况下准确计算NY *，引入了可调运行参数，称为NYS_ADJUST。通过更改NYS_ADJUST运行参数，可以针对不同情况调整前两个不确定性。

　　其中可调运行参数NYS_ADJUST定义为：

　　默认情况下，NYS_ADJUST设置为1（推荐值）。这意味着临界压降为1.01 bar，并且根据之前介绍的基本元素选择了粗化常数。

　　例如，如果将NYS_ADJUST设置为2，则它表示在相同的1.01 bar临界压降下，或在相同的粗化常数但具有4.04 bar临界压降下，或这两者的某种组合下的两倍粗化常数。 NYS_ADJUST是非零浮点类型参数。

　　疲劳寿命指标

　　对于压铸件，当进行应力计算时，ProCAST会自动计算模具的疲劳寿命。

　　该模型基于“应变驱动”方法和幂律关系，这对应于低周疲劳。

　　在计算过程中，将在模具的每个位置记录累积的塑性应变（如果有）。然后，将模具的寿命计算为该塑性应变的幂律。如果该寿命短于在给定位置的先前计算的寿命，则存储该后一个值。如果没有塑性应变，则记录弹性应变，并通过另一个幂律关系计算模具的寿命。同样，如果计算出的寿命短于先前计算出的寿命（在同一位置），则将使用后者。

　　因此，应该考虑ProCAST计算“疲劳寿命指标”，并且它不对应于循环数的绝对值。

　　应当记住，它主要用于比较具有相同模具材料的不同设计（例如，比较冷却通道或循环时间的影响）。

　　热撕指示器

　　在应力计算过程中，ProCAST会计算出热撕裂的敏感性。

　　热撕裂指示器允许对在固化过程中形成的裂纹进行建模（即，它对应于树枝状晶体之间尚未完全固化且由于拉伸应力而打开的开口）。仅在固相线温度以上才形成热撕裂。

　　热撕裂指示器是基于凝固过程中发生的总应变的“应变驱动”模型。当固体分数介于CRITFS（通常为50％）和99％之间时，该模型将计算给定节点处的弹性和塑性应变。该模型没有任何参数（CRITFS除外，它是常规应力模拟参数）。

　　由于塑性应变的大小将强烈取决于糊状区域中的应力特性，因此应使用热撕裂指示器将相同合金的不同设计进行比较。一个人不应该比较不同合金的热撕裂指示剂水平。

　　开裂指示器

　　ProCAST的“裂纹指示器”模型对应于凝固完成后发生的裂纹。该模型基于“改进的Gurson”模型。它对应于塑性应变驱动模型。

　　裂缝指示器模型将应力计算与孔隙率计算结合在一起。它适用于任何孔隙度模型。裂纹指示符对应于空隙率指示符（即，它计算由裂纹产生的空隙的数量，这些空隙在应力的作用下已经形核并生长了）。

　　塑性应变（仅塑性应变）将使裂纹成核并扩展（从而产生“裂纹空隙率”）。孔隙的存在会增加裂纹成核和扩展的数量。考虑了所有塑性应变（包括在糊状区中形成的塑性应变）。

　　该模型不需要任何输入。应该注意的是，修正的Gurson模型中的常数与温度无关（因为在文献中没有关于这些值如何随温度变化的指示）。然而，应力材料特性以一种方式考虑了温度依赖性，因此考虑了塑性应变（例如，在低温下塑性应变较小）。

　　该模型是可用于任何材料的“指示器”。指示器的刻度值将在很大程度上取决于材料和应力数据。因此，一个人不应该比较两种不同的材料，而应该使用它来比较不同情况下的相同材料（即不同的冷却条件，不同的应力状态，不同的孔隙度）。

　　该模型对应于“损伤”模型，该模型首次将应力计算与铸件中的缺陷（即孔隙率）结合在一起。该模型非常新，应谨慎使用，因为在此阶段该领域的经验很少。但是，看到设计决策对损伤程度的影响可能会非常有趣（例如，减少的冷却会改变孔隙率和/或改变应力的大小，因此会改变裂缝的数量）出现）。

　　使用“模拟参数” CRACK = 1或3激活裂纹模型。默认值为0。

　　请注意，在当前实施中，“裂纹”指示器需要屈服应力，因此与诺顿蠕变模型不兼容。

　　雀斑指示器

　　ProCAST的“雀斑指示器”基于本地瑞利数计算。 C. Beckermann，J.P。Gu和W. Boettinger的“冶金和材料学报A，第1卷，第1部分：通过瑞利数法开发用于单晶镍基超级合金铸件的雀斑预测器”中描述了该算法。 31A。

　　要激活此模型，应使用Ni数据库在Visual-Cast中使用热力学数据库（有关更多详细信息，请参见“热力学数据库”部分）创建铸造材料属性。计算属性后，将创建一个名为“ prefixls.dat”的文件。该文件（包含液体溶质浓度）应存在于工作目录中，以便能够计算雀斑指标。如果缺少prefix.ls，请使用CompuTherm重新计算合金的材料属性。

　　此外，应在p.dat文件中手动添加值为1的仿真参数FRECK。

　　仅当糊状区域内的液体密度随温度降低而降低时，才会出现雀斑。为了预测合金是否会出现雀斑，可以查看prefix_rho.dat文件中的液体密度（当使用CompuTherm创建材料属性时由Visual-Cast创建）。液体密度是prefix_rho.dat文件的最后一列。如果糊状区域中的液体密度没有降低（用于降低温度），则无法进行“雀斑”计算。