有限元鑄造模擬軟件--PoligonSoft，PoligonSoft是創(chuàng)建和優(yōu)化鑄造工藝的軟件PoligonSoft以有限元法為基礎，對幾乎所有鑄造工藝和任何合金進行填充、凝固和應力分析。

　　處理任何復雜的幾何體

　　由于采用了有限元方法，PoligonSoft能夠快速的處理由許多任意形狀的實體組成的任何復雜鑄件的幾何模型。冷鐵、砂芯、支撐材料、砂箱、保溫材料和熔煉設備的元件對鑄件質(zhì)量有一定的影響，在計算中可以考慮這些影響。

　　模塊Master-3D允許使用以下格式的網(wǎng)格:Altair HyperMesh、ANSYS、ProCAST、Nastran、CATIA、NEU、GiD、ISPA。用戶只需導入帶有鑄件網(wǎng)格模型的文件，Master-3D將獨立確定哪些實體是鑄件，哪些是模具，并將分配實體界面的邊界。

　　模型

　　在某些情況下，鑄件的模擬模型可能包含多達數(shù)百個元素。為了使工程師能夠輕松地處理大型模型，Master-3D中添加了“模型樹”，允許靈活地控制對象的可視化和配置。

　　薄壁件網(wǎng)格生成器允許在CAD系統(tǒng)中自動生成給定厚度的多層網(wǎng)格，而無需進行初步構造。這種相對簡單的計算區(qū)域元素，如覆蓋層、內(nèi)襯、隔熱層等，可以用這種方式創(chuàng)建。

　　PoligonSoft有自己的有限元網(wǎng)格質(zhì)量驗證裝置（檢查單元的角和體積）。不滿意的網(wǎng)格可以從仿真模型中糾正或刪除。一種特殊的算法分析存在薄壁的幾何結(jié)構并局部劃分網(wǎng)格以提高計算精度。

　　模具的填充

　　Euler-3D模塊允許通過一個或多個澆口以恒定或可變的速度計算用金屬液填充模具。 借助它幫助您分析: 填充過程中金屬液和模具的溫度； 進料率； 工藝缺陷。 一個特殊參數(shù)調(diào)節(jié)金屬液流動停止時的固相數(shù)量。 該參數(shù)的應用允許以模擬過冷金屬液流動停止的方式調(diào)整模塊的操作。 流動性參考數(shù)據(jù)可用作主樣本。

　　鑄件和模具的冷卻

　　Fourier-3D模塊在考慮凝固過程中產(chǎn)生的熱量的情況下執(zhí)行溫度和相場的計算，解決包括壓力場模擬在內(nèi)的過濾任務。該模塊允許計算:

　　鑄造結(jié)晶過程（溫度和液相分數(shù)）；

　　模具過熱和過冷；

　　鑄件和模具中的熱節(jié)區(qū)域；

　　縮孔、疏松和微孔。

　　Fourier-3D允許在可以改變冷卻條件和計算場幾何形狀的過程中執(zhí)行復雜的多階段計算。計算的質(zhì)量和真實性直接與技術端到端模擬的可能性相吻合。鑄造生產(chǎn)工藝過程的所有階段都可以在PoligonSoft系統(tǒng)中連續(xù)模擬:模具加熱、澆注前模具冷卻、模具填充、澆注后砌塊隔熱、澆注后保壓、恒溫器內(nèi)或車間地面冷卻、保溫材料取出、抖出等。

　　循環(huán)過程

　　ctsikl1型

　　Mirage-L模組模壓成型過程中循環(huán)控制模具溫度變化

　　在某些鑄造方法中（例如，壓鑄），確定模具打開的時刻以及決定產(chǎn)品質(zhì)量的溫度狀態(tài)非常重要。Fourier-3D允許執(zhí)行循環(huán)計算，并考慮在先前循環(huán)中的模具加熱、模具接合時的模具冷卻、型芯安裝。

　　輻射傳輸

　　由于使用了有限元法，F(xiàn)ourier-3D可以解決考慮輻射對鑄件間的熱交換問題。這不僅對于真空鑄造是必要的，而且對于澆注也是必要的——使用熔模鑄造技術而不使用輔助填料的“樹”。鑄件在樹上的位置，在鑄造和冷卻過程中塊之間的相對位置，都會顯著影響孔隙率模式。

　　孔隙率

　　PoligonSoft的顯著優(yōu)勢之一是收縮宏觀和微孔模型，它允許預測關鍵鑄件（航天發(fā)動機噴嘴葉片、渦輪葉片、葉輪泵等）中缺陷的形成。 長期以來，這種模型、準確的，而且是世界上。 現(xiàn)在，PoligonSoft成功地與世界上的鑄造模擬軟件競爭，在功能上使它們脫穎而出，但在收縮缺陷預測的準確性方面卻沒有。

　　從13.4 版本開始，基于改進的逐步確定收縮頭形狀的方法，同時考慮毛細管效應和壓降，F(xiàn)ourier-3D模塊中引入了新的收縮和大孔隙形成模型 在熱節(jié)區(qū)域結(jié)晶過程中。

　　應力和裂紋

　　Hooke-3D模塊旨在計算鑄件和模具在冷卻階段發(fā)生的溫度應力和應變。該計算是根據(jù) A. Ilyushin 和 Newton 方法創(chuàng)建的小彈塑性應變理論進行的。該模塊允許計算:

　　* 溫度應力；

　　應變;

　　鑄件翹曲；

　　可能產(chǎn)生冷裂紋和熱裂紋的位置。

　　Hooke-3D模塊算法的可靠性和穩(wěn)定性允許使用它來模擬熱處理過程（例如水硬化），以確定殘余應力、應變、翹曲和可能的破壞。 Hooke-3D模塊的新版本允許在鑄件和模具中執(zhí)行應力計算，多具有三個隨機取向的主平面。該模塊支持空間中鑄件的手動和自動固定模式。記錄計算狀態(tài)的機制允許繼續(xù)因技術原因中斷的計算或使用更改的參數(shù)和/或從自由保存的時刻重新開始計算。

　　模擬鑄造技術

　　PoligonSoft允許在計算中使用任何合金和非金屬材料（隔熱、內(nèi)襯、型芯、模具等），以模擬所有流行的鑄造技術和一些特殊工藝:

　　砂型鑄造；

　　金屬型；

　　熔模鑄造；

　　真空鑄造（包括定向凝固，單晶）；

　　高壓成型；

　　低壓鑄造；

　　連鑄；

　　半固態(tài)鑄造、擠壓鑄造；

　　電磁感應；

　　模具熱循環(huán)過程。

　　PoligonSoft數(shù)據(jù)庫

　　為了模擬鑄造工藝，需要利用鑄造材料、模具和介質(zhì)的熱、收縮、力學等性能。PoligonSoft有一個靈活的多功能模塊Alloy金屬熱動力數(shù)據(jù)庫，它結(jié)合了參考書、存儲、編輯和合成材料屬性、邊界和初始條件的方法。

　　PoligonSoft公司 提供了一些鑄鋼、鑄鐵、鋁、鎳、鈦、銅、鋅和貴金屬合金等等的性能的基本數(shù)據(jù)庫。此外，系統(tǒng)還提供了鑄模材料數(shù)據(jù)庫，其中包括砂和水玻璃混合物、陶瓷、熟料、石棉、隔熱材料和許多其它鑄造材料的性能。該數(shù)據(jù)庫可由用戶編輯和添加。

　　鑄造合金功能

　　內(nèi)置的合成機制使人們能夠通過其化學成分預測許多鑄造合金的性能:

　　灰鐵（通過分析相關性）；

　　鋼（靜態(tài)處理）；

　　鋁（靜態(tài)處理）。

　　用靜態(tài)方法計算的性能依賴于合金數(shù)據(jù)庫，用戶也可以添加這些數(shù)據(jù)庫，以提高預測精度。

　　邊界和初始條件

　　在PoligonSoft中使用的基于體積和邊界指數(shù)化的初始和邊界條件系統(tǒng)允許調(diào)整程序的工作，以便在保持工程質(zhì)量的同時，大限度地減少計算準備時間，減少對人員資格的要求鑄造工藝分析。用戶一旦建立了滿足企業(yè)鑄造工藝要求的邊界條件和初始條件文件，就只能在日常工作中使用現(xiàn)成的樣品。這種方法允許在相同的條件下快速地用不同的模型進行計算。

　　材料數(shù)據(jù)庫

　　參考數(shù)據(jù)是“合金”模塊中重要的元素之一，包含有關性能的信息，幾乎包含執(zhí)行計算所需材料的所有性能和參數(shù)。這些信息來自材料計算軟件，一些數(shù)據(jù)是PoligonSoft開發(fā)人員通過實驗獲得的。

　　大型復雜薄壁鑄件模擬

　　由于采用了有限元方法，PoligonSoft系統(tǒng)成功地用于模擬非常大的同時相對薄壁的鑄件。

　　結(jié)合使用對稱性和多線程計算的能力，建模過程較少的時間。同時，所使用的計算資源（主要是CPU和內(nèi)存的數(shù)量）并沒有超出普通辦公pc的界限。

　　連鑄模擬

　　從13.1版開始，PoligonSoft可以使用具有不匹配網(wǎng)格的有限元模型進行建模。這不僅簡化了模型的制備過程，便于計算，而且允許在幾何體相互運動時“鑄件-模具”、“模具-模具”和“鑄件-鑄件”等“滑動”接觸。新的可能性允許考慮連鑄的任務，特別是模擬初始工藝階段:鋼坯回收。

　　大型鋼錠模擬

　　PoligonSoft用于建立大型鋼錠鍛造過程的模型。質(zhì)量在100噸到500噸之間的鑄錠用作生產(chǎn)渦輪轉(zhuǎn)子、成型輥、船用螺釘安裝輥的坯料。由于澆鑄的持續(xù)時間可以達到一個小時，凝固的持續(xù)時間可以達到幾十個小時，因此準確地模擬鑄件和模具之間的熱傳遞就變得至關重要。

　　有限元法允許將網(wǎng)格點直接放置在實體的邊界線上，結(jié)合鑄件和模具匹配網(wǎng)格的應用，使誤差小化，并允許以高精度計算鑄錠的冷卻過程。

　　PoligonSoft參與西門子公司與OJSC SPU“CNIITMASH”共同組織的科研工作。在此過程中，對兩種鋼錠的生產(chǎn)工藝進行了模擬，并與實驗數(shù)據(jù)進行了比較。將PoligonSoft中獲得的冷卻曲線與安裝在模具各部分表面以下幾毫米深度處的熱電偶測量值進行比較，結(jié)果表明，計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)符合得很好。

　　冷模應能承受盡可能多的填充物，但長期的熱應力會導致其開裂。這就是為什么研究它的抵抗力似乎是一項非常實際的任務。在模塊Hooke-3D中，根據(jù)裂紋敏感性準則對模具的應力應變狀態(tài)進行分析，可以揭示危險區(qū)域的位置，并在可能的情況下，采取措施降低模具內(nèi)部的溫度應力。

　　內(nèi)冷模擬

　　內(nèi)部冷態(tài)由與鑄造相同的合金制成，并安裝在模具腔內(nèi)，形成鑄造體。在用合金填充模具時，內(nèi)部冷液部分或完全熔化，并與基本金屬焊接。模擬冷態(tài)對鑄造過程的熱圖、結(jié)晶過程以及防止縮孔形貌的影響，是技術人員關心的問題。

　　模擬這個過程的可能性是，PoligonSoft與許多類似系統(tǒng)的特性不同。在計算開始時，將冷水機組設置為計算系統(tǒng)中具有給定溫度的獨立元件。然后在結(jié)晶過程中，由求解器考慮這些問題Furje-3D作為鑄造的一部分。它為考慮相變過程中的熱吸收計算制冷機的熔化提供了可能，從而正確預測了其位置處的孔隙度和溫度變化的發(fā)生。

　　其它可能性

　　PoligonSoft有很大的可能性對收到的結(jié)果進行標準分析。借助該模塊可以計算和分析材料的組織、硬度、熔深、清洗、冷卻速度等性能標準-3D。該模塊包含廣泛的內(nèi)置函數(shù)，允許用戶創(chuàng)建自己的分析標準，這些標準對應于特定的產(chǎn)品:度、對數(shù)、三角函數(shù)、梯度、變化率、搜索小值和大值，以及許多它數(shù)據(jù)。

　　附加可能性:Niyama標準

　　盡管PoligonSoft使用自己的模型預測收縮-孔隙度，但用戶可以應用Criteria-3D計算Niyama準則。這個無量綱標準考慮了局部熱條件，長期以來它是所有模擬軟件的標準。世界上許多鑄件生產(chǎn)仍然使用它來預測鑄件的孔隙率。利用模擬分析了Niyama準則的值映射，并假設在Niyama準則低于某一臨界值的區(qū)域會形成縮松。