Расчет микроструктуры сталей и чугунов (Microstructure module)

ProCAST имеет специальный модуль расчета микроструктуры литейных чугунов и сталей. В нем реализован детерминистический подход к расчету микроструктуры, делающий возможным прогноз фазообразования и фазовых превращений. В результате расчета по такой модели можно получить средний размер зерна, междендритное расстояние, фазовый состав, механические свойства (предел текучести, предел прочности, удлинение и твердость). Для получения результатов, совпадающих с реальностью, требуется калибровка модели по экспериментальным данным. В новой версии модели MICRO добавлены специальные параметры, позволяющие произвести такую калибровку и получать более точные прогнозы образования фаз перлита и феррита.

Расчет напряжений и деформаций в отливках (Stress solver)

Решатель напряжений и деформаций претерпел значительные изменения. Деформационная модель ProCAST всегда была сильной, а заявленные новые возможности сделают ее еще более востребованной.

Распределение феррита в отливке из серого чугуна (ГУП Литейно-прокатный завод, г. Москва) Распределение феррита в отливке из серого чугуна (ГУП Литейно-прокатный завод, г. Москва)

В расчет напряжений введен новый параметр «Температура отжига». Это некоторое пороговое значение температуры, выше которой игнорируется вклад пластической деформации в упрочнение. Как и при реальной термообработке, при нагреве отливки выше заданного порогового значения часть внутренних напряжений, накопленных при более низких температурах, будет аннулирована. При остывании накопление внутренних напряжений от пластической деформации отливки начнется только температурах ниже температуры отжига.

Другое важное нововведение — учет зависимости механических свойств не только от температуры, но и от внутренних дефектов (например, пористости) и микроструктуры сплава.

Это позволит учитывать изменение механических свойств при термообработке и, что особенно важно, связать их с качеством отливки. Сегодня определить связь механических свойств с микроструктурой и дефектами можно через функции-темплеты «User Functions» только для расчета по модели «TTT/CCT», но в будущем компания обещает распространить это важное нововведение на все модели расчета микроструктуры.

Термодинамические базы данных

Термодинамические базы данных — одно из лучших достижений ProCAST. Можно много рассуждать о качестве теплофизических свойств, полученных расчетным путем, но единственной альтернативой термодинамическому расчету остается признать только эксперимент.

ProCAST содержит шесть баз данных (Fe, Ni, Al, Mg, Ti, Cu), позволяющих генерировать все необходимые для расчета параметры по химическому составу сплава. Выход новой версии ProCAST почти всегда сопровождается обновлением термодинамических баз. В ProCAST 2009.0 значительно изменена и улучшена база сплавов на основе Fe. Добавлены элемент бор (B), 13 бинарных и 10 тройных систем. В базу сплавов на основе Ni добавлены элементы рений (Re) и гафний (Hf), улучшен расчет плотности.

Параллельный решатель (DMP)

Использование распределенных вычислений позволяет значительно сократить время расчета. Исследования, описанные в работе 1, показали, что при определенном подборе вычислительной техники скорость расчета при решении некоторых задач почти линейно зависит от количества используемых ядер. До недавнего времени возможность использования параллельной обработки существовала при расчете потоков, температур и напряжений. Дополнительно распараллеливались следующие модели расчета: радиационная, тиксолитья, микроструктуры, центробежного литья, изготовления песчаных стержней, циклические задачи. В новой версии ProCAST этот список пополнился задачами заполнения с применением фильтров, моделью турбулентного течения и модулем «User Functions».

Вид окна ввода механических свойств материала отливки (вкладка Температура отжига) Вид окна ввода механических свойств материала отливки (вкладка Температура отжига)

Модуль пористости APM

Модуль газовой и микропористости APM (Advanced Porosity Module) был впервые включен в состав пакета ProCAST 2006.0 в откровенно «сыром» виде и вызвал массу нареканий со стороны первых пользователей. Видимо, это подтолкнуло его создателей к новым исследованиям, и к моменту выхода ProCAST 2008.0 этот модуль уже претерпел значительные изменения в лучшую сторону. Причем не только качественные, но и количественные, поскольку существовал теперь в двух вариантах: «standard» и «multi-gas». ProCAST 2009.0 сделал выбор в пользу последнего, «стандартная» модель исключена из состава пакета. Победивший в этой борьбе модуль APM Multi-Gas за последний год не существенно не изменился.

Постпроцессор (VisualCAST)

В ProCAST, до того как он стал принадлежать ESI Group, для просмотра результатов использовался модуль ViewCAST с традиционным для всего пакета интерфейсом и функционалом. Влившись в линейку продуктов новой компании, ProCAST стал одним из звеньев концепции единого виртуального пространства испытаний Virtual Try-Out Space (VTOS). Эта концепция использования программ для моделирования разных технологических процессов (литье, штамповка, сварка, гибка, термообработка и т. д.) подразумевает применение общих форматов, прямой обмен данными и единую среду визуализации (Visual Environment). Поэтому с некоторых пор ProCAST кроме традиционного постпроцессора получил дополнительный модуль VisualCAST, который «приучал» пользователя к новой политике компании. Делалось это ненавязчиво, модуль активировался только по желанию пользователя. С выходом ProCAST 2009 стало ясно, что близится время окончательной интеграции. Новый постпроцессор занял место «по умолчанию», старый и всеми любимый ViewCAST сохранился как дополнительный модуль.

На этом закончим «количественное» описание основных изменений в новой версии известной и многими любимой программы для моделирования литейных процессов. Оценить их качество предстоит пользователям, чьи статьи, надеюсь, мы увидим на страницах журнала.

Алексей Монастырский
CSoft
Тел.: (495) 913−2222
E-mail: