«ПолигонСофт» 2020.0
Весной 2021 года компания «СиСофт Девелопмент», входящая в Группу компаний «СиСофт», выпустила новую версию системы компьютерного моделирования «ПолигонСофт» (СКМ ЛП «ПолигонСофт»). Весьма динамичное развитие этого решения, относящегося, с одной стороны, к классу CAE, а с другой — доступного для освоения
«ПолигонСофт» 2020.0 сохранил традиционную оболочку, из которой запускаются модули (рис. 1). Однако система постоянно модернизируется, и в первую очередь надо отметить внедрение новых решателей, которые не имеют собственных интерфейсов и запускаются непосредственно из окна препроцессора. Кнопка, запускающая традиционный решатель течения («Эйлер-3D»), исчезла, старые решатели температур и пористости («Фурье-3D») и напряжений («Гук-3D») пока доступны, но, скорее всего, будут удалены в следующей версии, когда весь их функционал будет перенесен в новые решатели. Концепция развития «ПолигонСофт» подразумевает применение пользователем пре- и постпроцессора, а все вспомогательные модули («Сплав», «Трассировка» и др.) играют роль их инструментов или функций. Такой подход начал реализовываться уже в предыдущей версии «ПолигонСофт» и будет закончен в течение двух лет.
СКМ ЛП «ПолигонСофт» в основном использует метод конечных элементов (МКЭ), поэтому первая задача, которую надо решить пред началом моделирования, — преобразование
Точность расчетов полей (температуры, пористости
После импорта сеточной модели в препроцессор «Мастер» технолог приступает к вводу исходных данных: свойств материалов, начальных и граничных условий моделирования литейной технологии. Ввод параметров расчета реализован через загрузку шаблонов технологических процессов. В версии 2020.0 пользователю доступны преднастроенные шаблоны для литья в кокиль, песчаные формы, литья в изложницы, литья под давлением и по выплавляемым моделям. Шаблон представляет собой набор данных, характеризующих литейную технологию. Это, в первую очередь, материалы, наиболее часто используемые для изготовления элементов формы (рис. 5), а затем параметры теплопередачи. При необходимости в шаблон могут быть также включены температурные режимы для элементов формы и другие условия. Шаблоны позволяют начинающему пользователю быстро начать применение СКМ ЛП «ПолигонСофт» — без потери времени на настройку и осмысление множества параметров, которые требуются для работы математических моделей, что значительно снижает риск появления ошибок. Эти предварительные настройки — результат более чем 30-летнего опыта моделирования различных литейных технологий. Как правило, они оптимальны, но это совсем не означает, что пользователь
Ввод многочисленных параметров, управляющих работой решателей (рис. 6), может стать рутиной при разработке технологического процесса. Технолог в поиске оптимальной конструкции
Начиная с версии 2019.5, в СКМ ЛП «ПолигонСофт» существует возможность построения оболочки заданной толщины. Эта функция используется при построении формы для литья по выплавляемым моделям и других объектов. Строить такие оболочки
Решатель течения «Эйлер» — наиболее динамично развивающийся модуль «ПолигонСофт». В версии 2020.0 математическая и функциональная части решателя были серьезно доработаны. Интерфейс инструмента Подвод расплава (рис. 8) предоставляет технологу возможность максимально гибко работать с областями подвода расплава, задавая их размеры и логику включения и отключения. Начало работы любого подвода осуществляется или по времени, или после окончания работы предыдущего подвода. При этом между выключением одного подвода и включением следующего можно задавать паузу в секундах, моделируя перемещение ковша от одной точки слива в другую. Окончание работы подвода может происходить также по времени или в зависимости от процента заполнения полости формы.
Наряду с управлением работой подводов появились параметры, управляющие остановкой решателя течения. В некоторых случаях при расчете заполнения требуется выждать некоторое время после полного заполнения формы, прежде чем выключить решатель. Это нужно для достижения относительно стабильного состояния поля скоростей расплава, например, при моделировании заполнения больших слитков. Некоторые технологические процессы не имеют четкого момента, когда можно выключить расчет поля скоростей. Например, при центробежном литье иногда необходимо задавать время, через которое процесс заполнения можно считать законченным.
В параметры расчета течения добавилась возможность задавать файл температурных полей формы. Это нужно, если моделируется заполнение предварительно нагретой формы. Появилась функция экономии времени расчета при заполнении, что может быть очень полезно при моделировании заполнения относительно тонкостенной отливки в массивную форму с низкой теплопроводностью — например, песчаную. При включенной опции расчет температур ведется не во всей форме, а в ее части, находящейся вокруг отливки. Затем полученные температурные поля транслируются на полную модель. Такой подход позволяет сократить время вычисления заполнения формы в два раза.
В новой версии существенно переработана модель радиационного теплообмена, необходимая для моделирования процессов в вакууме. В некоторых случаях для моделирования процессов нагрева формы, слива расплава и последующего затвердевания отливки нужно использовать 3D-модель плавильной установки в реальных размерах. Расчет излучения и отражения тепловой энергии при этом становится достаточно тяжелой и длительной задачей. Для решения данной проблемы был заново разработан модуль «Трассировка», который отвечает за расчет видимости каждого элемента поверхности относительно соседних элементов. Применение современных подходов и технологий программирования позволило на порядок повысить скорость вычислений.
Решатель напряжений тоже не остался без изменений. В версии «ПолигонСофт» 2020.0 добавлена возможность расчета
Пока новая версия «ПолигонСофт» помогает литейщикам выпускать качественные отливки, разработчики уже готовят следующую версию. При этом мы считаем крайне важным учитывать реальные потребности наших пользователей: постоянно собираем информацию о применении «ПолигонСофт» на предприятиях, беседуем с технологами и таким образом составляем образ будущей версии. Надеемся, что результатом наших усилий станет оптимальный инструмент для создания и анализа литейных технологий.
Юрий Власов
Отдел машиностроения
АО «СиСофт»