POLIGONSOFT有限元铸造模拟软件

POLIGONSOFT是业界领先的铸造过程模拟软件，基于强大有限元求解器和高级选项，提供高效和准确的求解来满足铸造业的需求。与传统的尝试－出错－修改方法相比，POLIGONSOFT是减少制造成本，缩短模具开发时间，以及改善铸造过程质量的重要的、完美的解决方案。
POLIGONSOFT提供了整体软件解决方案，能够进行完整的铸造工艺过程预测评估，包括充型、凝固、组织以及热力耦合模拟等，使得工艺设计人员可以很便捷地观察模具设计效果，在制造过程的早期阶段就能进行正确的选择与决策。

POLIGONSOFT广泛涵盖了各种铸造工艺与合金种类，包括：
　　·砂型铸造，金属型铸造及倾斜浇注;
　　·熔模铸造（包括定向凝固，单晶），壳模铸造;
　　·消失模铸造，离心铸造;
　　·连续和半连续铸造;

        ·高压铸造、低压铸造；

 

POLIGONSOFT特点:
　　POLIGONSOFT是完整的模块化软件系统，包含了可拓展的应用模块与工程工具，以满足铸造企业具有挑战性的各种需要。各个模块具有很强的专用性，分别针对工艺过程的某一特定步骤：
　　·流动求解器——充型过程模拟，包括半固态材料、消失模工艺及离心铸造；
　　·传热求解器——凝固与收缩趋势预测，包括辐射选项；
　　·应力求解器——热应力及变形情况。
　　·此外，高级晶粒生长选项能够预测：
　　·气孔与微观缩孔；
　　·宏观组织
　　·连续铸造。
　　·POLIGONSOFT共有九个模块，下面分别阐述相应的功能。

前处理器
　　通过POLIGONSOFT图形用户界面可以定义各种边界条件。这些丰富的功能能够准确模拟所有铸造工艺。所选需要施加边界条件的几何区域可以通过点击和自动选择延伸执行。用户定义的数据可以是不变的，也可以随时间或温度变化。

材料数据库
POLIGONSOFT提供了可扩展材料数据库，可用于模拟大多数合金，从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金以及其它贵金属合金等等的性能的基本数据库。目前，材料数据库还仍在持续不断地进行扩充，经过工业验证的完善的物性参数会及时更新材料库。此外，系统还提供了铸模材料数据库，其中包括砂和水玻璃混合物、陶瓷、熟料、石棉、保温材料和许多其它铸造材料的性能。该数据库可由用户编辑和添加。

后处理器 
　　POLIGONSOFT后处理器功能相当强大而多样，采用菜单和图标驱动方式，提供了下列变化过程的动态信息：
　　·金属液前沿流动
　　·卷气
　　·温度场
　　·压力云图
　　·凝固数据
　　·速度矢量
　　·应力和变形
　　·宏观组织

　　POLIGONSOFT提供了多种方式，便于显示工艺结果，包括：
　　·云图
　　·矢量图
　　·截面及切平面
　　·X-Y曲线图
　　·动画，图片及影片输出
　　便于快速直接地交换信息和通讯，并可将模拟结果以不同的标准格式输出到其他CAE软件中。

网格划分与工具
　　网格工具是POLIGONSOFT的CAD接口与网格生成模块。它将设计阶段与仿真阶段高效地联系在一起，能够快速完成创新性设计方案的准备工作，并实现快速而可靠的计算。

　　主要特点
　　·自动生成三维网格
　　·CAD/CAE几何通过STEP, IGES, 或Parasolid格式导入
　　·直接有限元网格导入
　　·快速的网格生成
　　·卓越的网格质量及质量检查
　　·处理复杂几何模型与多种材料
　　·边或表面网格密度可变
　　·保证流动分析的网格要求
　　·熔模铸造自动壳模生成

                                                                                 POLIGONSOFT网格划分↑

流体求解器
　　POLIGONSOFT提供了一个卓越的流体流动功能来模拟充型过程。它耦合能量方程求解全三维N-S方程，能够模拟凝固过程中自然对流和收缩引起的流动。
　　主要特点
　　·求解器全三维N-S流体流动方程
　　·模拟卷气和排气的气体模型
　　·半固态材料的非牛顿流体模型
　　·过滤网模型
　　·湍流模型
　　·可压流体模型
　　·消失模模型
　　·粒子追踪

传热求解器
　　传热求解器通过考虑传导、对流和辐射现象实现传热计算。采用热焓方式描述与相变有关的放热过程，如凝固和固相转变。
　　主要特点
　　·瞬态，非线性三维热传导
　　·热对流和辐射
　　·采用热焓方式考虑相变
　　·缩孔缩松预测
　　·压力铸造和金属型铸造的热循环分析
　　·砂型铸造虚拟模具

 

                                                                                                       温度场云图↑

应力求解器
　　POLIGONSOFT先进的应力求解器考虑了弹塑性或弹性－粘塑材料特性，能够实现传热、流体和应力的全耦合模拟。简单材料模型，如弹性，空腔，或刚体，也能处理。
　　主要特点
　　·非线性应力分析
　　·自动接触设置与评估（传热和受力）
　　·气隙
　　·无限的模型尺寸
　　·随温度变化的机械性能

                                                                                   大型铸件应力变形↑

辐射
　　辐射模块扩展了传热求解器中的辐射处理能力，考虑了角系数的影响。该模块对所有的熔模铸造过程是必需的，因为从壳模的一个区域到另一区域的自辐射效应非常显著。
　　主要特点
　　·包括自辐射效应的准确传热分析结果
　　·单晶铸件辐射角系数自动更新
　　·模拟熔模完整工艺，包括壳型预热
　　·快速角系数算法
　　·应用网格工具中壳层选项产生壳体

气孔与微观缩孔预测
　　大多数模拟软件严格限定缩孔预测必须为金属液卷气引起的宏观缩孔，这种简化方法没有考虑气体与枝晶间收缩导致的微观缩孔。POLIGONSOFT提供了基于物理现象的独特方法，处理微观缩孔模型。
　　主要特点
　　·耦合宏观缩孔与管状收缩的显微缩孔预测
　　·糊状区压降
　　·气体分离
　　·气体溶解度作为温度和合金元素的函数
　　·气孔的形核和生长 

晶粒结构模拟
　　晶粒结构模块基于随机方法（细胞自动机CA）和有限元法（CAFE模型）的耦合，能够预测凝固态的晶粒结构。
　　主要特点
　　·预测柱状和等轴晶结构
　　·柱状晶到等轴晶转变
　　·柱状结晶区晶粒选择
　　·预测单晶铸件中杂散晶体
　　·晶体结构的演变
　　·立体信息
　　·晶粒结构直接可视化

显著优势
POLIGONSOFT基于成熟的有限元技术，具有明显的技术优势：
　　·精确的几何描述；
　　·网格数量少；
　　·高精度结果；
　　·多尺度、多种网格混合
能够满足最苛刻的工业需要：

重力铸造－砂型铸造、金属型铸造、倾斜浇注
重力铸造工艺成功的关键因素，在于优化浇注系统，消除可能的收缩区域。基于对各种合金收缩缺陷的精确预测，技术人员可在计算机上研究冒口位置、保温套或放热套的作用，并直接从屏幕上观察结果，以达到最佳的铸件质量。

熔模铸造－熔模铸造、壳模铸造
POLIGONSOFT设计了专用功能以满足熔模铸造厂的特殊需要。例如，POLIGONSOFT能够生成代表壳模的网格，该功能已考虑了非均匀厚度的混合与合并；含有角系数的辐射模型，包括阴影效应，可用于高温合金的熔模铸造工艺。 

低压铸造
为重现工业生产条件，应进行模具循环模拟，直至模具达到稳定温度状态。根据模具的热状态、充型过程及凝固结果，就可以调整工艺参数，实现最优工艺质量，同时缩短产品面市时间。

高压铸造
POLIGONSOFT功能能够满足高压铸造，包括挤压铸造和半固态材料工艺的特殊要求。压头最优速度曲线、浇口设计以及溢流槽位置确定等，可以采用模拟方法轻松完成，同样适用于薄壁结构铸件。

消失模工艺
消失模工艺的模拟要求详细的背压物理模型，需要考虑泡沫材料燃烧、涂料与砂子的渗透性等因素。POLIGONSOFT提供了精确的方法处理消失模工艺中的复杂物理现象。

应力分析－模具寿命，热裂
POLIGONSOFT具有处理传热、流动、应力耦合模拟的独特能力，这种全面分析可同时在同样的网格上完成。技术人员能够研究充型过程对模具的热冲击，凝固过程铸件与模具间气隙的影响等问题。热裂、塑性变形、残余应力与变形等是目前工业用户所关心的重要问题。

 

POLIGONSOFT

POLIGONSOFT高精度铸造工艺模拟软件特点
POLIGONSOFT采用基于有限元法(FEM)的数值计算方法，有限元法具有较大的灵活性，特别适用于模拟复杂铸件成形过程中的各种物理现象。有限元法的优点可以归纳如下：
①极好的几何描述能力。FEM可以精确描述曲面。
②建模过程中如需局部网格细化，有限元网格FEM相较于其它网格技术的单元和节点数明显减少。
③以弹性、弹塑性、弹粘塑性模型进行应力和热的耦合分析时，只能采用有限元法。其它算法由于网格不能变形而不能进行应力分析。

④在处理和充型方向相平行的曲面时，由于有限元法能够精确描述曲面边界，因而能准确模拟铸件充型的流场。
⑤在精确处理辐射传热问题时，视角系数和阴影效果的计算，要求准确地描述外表面及相应方位。
POLIGONSOFT作为针对铸造过程进行流动→传热→应力全耦合求解的软件包，能够模拟铸造过程中绝大多数问题和许多物理现象。在铸造过程分析方面，POLIGONSOFT提供了能够考虑气体、过滤、高压、旋转等对铸件充型的影响；能够模拟出消失模铸造、低压铸造、高压铸造、离心铸造等几乎所有铸造工艺的充型过程，并能对连铸、半固态等工艺的充型过程进行模拟。
在传热分析方面，POLIGONSOFT能够对热传导、对流和辐射等3种传热方式进行求解，尤其是引入最新“灰体净辐射法”模型，使POLIGONSOFT擅长于解决精铸及单晶叶片铸造问题。

在应力分析方面，通过采用弹塑性和粘塑性及独有的处理铸件/铸型热和机械接触界面的方法，使其具有分析铸件应力、变形的能力。
以上的分析可以获得铸造过程中的各种现象、铸造缺陷形成及分布铸件最终质量的模拟和预测。
POLIGONSOFT以模拟铸造过程的基本功能划分模块，而不以铸造方法进行模块划分。各模块根据可靠数据不仅能模拟铸造过程，还能够模拟出热处理等方面的问题。这极大地方便了用户，使用户可以灵活地应用软件解决多种工艺问题。
POLIGONSOFT的前后处理完全基于类似Office的用户界面。通过提供交互菜单数据库和多种对话框完成用户信息的输入。POLIGONSOFT具有全面的帮助文档，具有良好的用户界面。POLIGONSOFT通过提供与通用机械CAD系统的接口，直接获取铸件实体模型的STEP文件或通用CAE系统的有限元网格文件。
POLIGONSOFT还可以将模拟结果直接输出到CAE系统接口，尤其可以通过其它通用CAE软件（ABAQUS，ANSYS等）直接读取POLIGONSOFT结果文件。这使得POLIGONSOFT极易与具有联合仿真功能的CAE系统相集成，实现数据共享，大幅度提高铸造生产率。POLIGONSOFT可运行于Windows11， Linux和UNIX平台，对硬件没有特殊要求。同时，POLIGONSOFT也可运行于集群计算机上进行并行处理。

 

特别适合大型复杂薄壁铸件​模拟

由于采用了有限元FEM方法，POLIGONSOFT系统成功地用于模拟非常大的同时相对薄壁的铸件。

结合使用对称性和多线程计算的能力，建模过程较少的时间。同时，所使用的计算资源（主要是CPU和内存的数量）并没有超出普通办公电脑或工作站的界限。