Основа ProCAST — три решателя (solvers): гидродинамический (Flow solver), тепловой (Thermal solver) и решатель напряжений (Stress solver). В качестве дополнительных опций предлагается внушительный список модулей, расширяющих базовые возможности программы.

Почти все модули ProCAST используют для решения соответствующих дифференциальных уравнений метод конечных элементов (МКЭ). Исключение составляет модуль расчета газовой и усадочной микропористости (Advanced Porosity Module), использующий метод конечных разностей (МКР), и модуль расчета процесса зарождения и роста зеренной структуры (CAFE), сочетающий в себе МКЭ и клеточные автоматы.

Для подготовки сеточной модели в ProCAST имеется полностью автоматический генератор 2D и 3D (тетраэдральной) конечно-элементной сетки MeshCAST. Он позволяет импортировать CAD-модели в форматах IGES, STEP и Parasolid и сеточные 2D и 3D-модели в форматах NASTRAN, PATRAN, I-DEAS и Ansys. В состав MeshCAST включено несколько алгоритмов для автоматического создания многослойных сеточных оболочек, что позволяет формировать модели керамической формы, теплоизоляционных материалов и т.п., не прибегая к моделированию в CAD-системе.

ProCAST Flow solver — модуль, рассчитывающий заполнение формы жидким расплавом. Расчет течения описывается полным уравнением Новье-Стокса и может проводиться вместе с анализом температуры и напряжений. В решатель добавлена специальная модель для анализа турбулентных потоков. ProCAST Flow solver позволяет получить представление о характере заполнения формы расплавом, размывании песчаной формы, воздушных карманах, турбулентном течении, засорах, непроливах и холодных спаях. С помощью дополнительных опций можно моделировать центробежное литье, литье по выжигаемым моделям, изготовление песчаных стержней и литье тиксоматериалов.

ProCAST Thermal solver — решатель, моделирующий тепловые явления в процессе заливки формы и кристаллизации отливки и позволяющий рассчитать температурные поля в отливке и форме с учетом теплопроводности, конвекции и излучения (в окружающую среду). С помощью энтальпии учитывается тепловыделение, связанное с изменением фазового состава при кристаллизации и в твердом состоянии. ProCAST Thermal solver решает следующие задачи: вычисление температурных полей в отливке и форме, выявление термических узлов в отливке, выявление мест перегрева формы, расчет усадочной раковины, расчет макропористости. Эффективно моделируется многоцикловое литье в постоянные формы (учитывается постепенный прогрев формы в процессе выпуска партии деталей).

С помощью дополнительных опций возможно моделирование сложного теплообмена излучением с эффектами переизлучения и затенения и непрерывного и полунепрерывного литья.

ProCAST Stress solver — решатель напряжений, работающий совместно с термическим и гидродинамическим решателями. ProCAST Stress solver реализует следующие модели поведения материалов отливки и формы: линейная упругая, упруго-пластическая, вязко-пластическая, вязко-упругая, жесткая и свободная. Совместный расчет напряжений позволяет с высокой точностью прогнозировать термический и механический контакты, остаточные напряжения, коробление и деформации, горячие трещины и разломы, напряжения в отливке и форме, усталость.

Кроме основных решателей и опций к ним, ProCAST содержит большое количество дополнительных модулей:

• CAFE module — модуль, моделирующий структуру зерен во время затвердевания. Зеренная структура отливки — важный параметр, контролируемый металлургами. ProCAST совмещает модель клеточных автоматов (CA) с конечно-элементным (FE) расчетом тепловых потоков. По этой причине модуль расчета структуры зерен ProCAST обычно называют CAFE.
• Microstructure module — модуль расчета микроструктуры литейных чугунов и сталей. ProCAST реализует детерминистический подход к расчету микроструктуры, который позволяет прогнозировать фазообразование и фазовые превращения в сталях и литейных чугунах. Результатами расчета по такой модели будут: средний размер зерна, междендритное расстояние, фазовый состав, механические свойства (предел текучести, предел прочности, удлинение и твердость). В Microstructure module включены новые модели Phase Field и Pseudo-Front Tracking, которые дают прямое описание развития морфологии зерен и микросегрегаций в заданных зонах отливки.
• Inverse module — модуль, предназначенный для уточнения граничных условий и свойств материалов. Граничные условия и свойства материалов могут быть определены в ProCAST с помощью инверсных методов. Эти методы основаны на минимизации разницы между рассчитанными и экспериментальными температурами, измеренными в определенных местах в определенное время.
• Advanced Porosity Module (APM) — модуль, рассчитывающий макро- и микропористость в отливке. В отличие от стандартной модели пористости, включенной в ProCAST Thermal solver, Advanced Porosity Module позволяет рассчитать междендритную усадку с учетом растворенных газов, присутствующих в расплаве. В модуле используется модель, основанная на решении уравнения Дарси и микросегрегации газа, которая объединена с моделью макропористости и прогнозом образования усадочной раковины. В ProCAST 2009.0 доступны два варианта модуля: Advanced Porosity Module и Advanced Multi-Gas Porosity Module.
• User functions — модуль, с помощью которого возможно гибкое управление граничными условиями. User functions позволяет задать граничные условия (например, коэффициент теплопередачи), зависящие от времени, температуры или положения в пространстве. Это дает возможность более точно моделировать разные специфические литейные технологии, например, направленную кристаллизацию (в том числе с жидкометаллическим охладителем).
• Hot Cracking module (только для Continuous casting) — модуль, проводящий критериальный анализ возможности образования горячих трещин при непрерывном и полунеприрывном литье. Возникновение горячих трещин при непрерывном литье отрицательно сказывается на производительности, особенно для сплавов, чувствительных к этому дефекту. Hot Cracking module содержит новый критерий образования горячих трещин, разработанный специально для процессов непрерывного литья.
• CompuTherm Material Thermodynamic Database (Fe, Ni, Al, Mg, Ti, Cu) — уникальная термодинамическая база данных, которая позволяет пользователю, введя химический состав сплава, автоматически получить температурные кривые свойств, необходимые для проведения точного расчета литейного процесса. С помощью Thermodynamic Database можно рассчитать кривые энтальпии, доли твердой фазы, плотности, вязкости, коэффициента теплопроводности в зависимости от химического состава и скорости охлаждения. Также с помощью Thermodynamic Database можно рассчитать упругие свойства материала (в виде температурных кривых): модуль Юнга, коэффициент Пуассона, коэффициент линейного температурного расширения. Для Al сплавов возможен расчет предела текучести.

MeshCAST

• Генерация сетки на STL модели: в MeshCAST представлен новый алгоритм создания сетки. Он позволяет полностью автоматически разбивать множество оболочек (сборки), заданных одним или несколькими STL файлами (подробности см. в руководстве пользователя MeshCAST).

PreCAST

• Представлен новый инструмент наложения (mapping tool). Он позволяет накладывать результаты одного расчета (Температуру, FVOL (информация о заливке) и Пористость) на другой, в тех случаях, когда два расчета проводятся на разных сетках (подробности см. в разделе «Экспорт и Наложение/Наложение Результатов»).
• Добавлены новые команды в PreCAST Batch script. (подробности см. в разделе «Пакетная Подготовка данных/Язык сценариев»).

Термодинамические базы данных

• В базу данных по Ni сплавам добавлены элементы марганец (Mn) (до 3%) и медь (Cu). Кроме этого, улучшен расчет температуры ликвидус и температуры растворения гамма штрих фазы.
• Улучшена база сплавов на основе железа (Fe) в части сплавов, содержащих ниобий (Nb) (в соединениях с углеродом).
• В руководство добавлен новый раздел, иллюстрирующий влияние состава сплава на расчет температуры ликвидус в Ni сплавах (подробности см. в разделе «Влияние легирующих элементов/Сплавы на основе Ni»).
• Улучшена модель расчета передела Текучести в Al сплавах. Сравнение с экспериментальными данными дает хорошие результаты. Таким образом, переделы Текучести сплавов «A356-Stress» и «A356-Visco-Stress», входящих в базу данных PreCAST (stress.db), были изменены и учитывают это улучшение. Поскольку передел Текучести сильно зависит от микроструктуры, которая зависит от скорости охлаждения, один набор данных для сплава A356-Stress был заменен на четыре набора для 4 вариантов скорости охлаждения: 0.1, 1, 10 и 100 К/с.
• Расчет модуля Юнга Литейных чугунов был усовершенствован, чтобы учитывать влияние формы графита (т.е. для серого, уплотненного или чугуна с шаровидным графитом). В новом расчете модуля Юнга, эффект формы графита учитывается через содержание Mg следующим образом: Серый чугун, если Mg > 0.01%; Уплотненный чугун, если 0.01% < Mg < 0.03%; Чугун с шаровидным графитом, если Mg > 0.03%. .

VisualCAST

• Диалоговое окно «Scale dialog box» (например, для изменения температурной шкалы) может быть открыто двойным щелчком мыши по шкале.
• Температуры ликвидус и солидус показываются на температурной шкале. Их отображение можно отключить в диалоговом окне Шкалы (в меню Preferences — Datum Line).
• Добавлен вывод кривых с информацией о свободной поверхности (температура, скорость, …).
• Исправления в Экспорте.

Решатель (Solver)

• Убрано ограничение на 10000 шагов при расчете радиационного теплообмена.
• Исправлена ошибка реинициализации смещений при расчете напряжений при циклических процессах.
• При расчете только заполнения (FLOW) значение вязкости (если она задана функцией температуры) берется при температуре Tinitial, задаваемой пользователем.

Параллельный решатель (DMP)

• Опция THERMAL 2 может быть использована в DMP версии.
• Исправлена ошибка, возникавшая при моделировании заливки литья под низким давлением (LPDC) в DMP версии.

Руководство пользователя

• Добавлен новый раздел, иллюстрирующий влияние химического состава сплава на расчет температуры ликвидус Ni сплавов (подробности см. в разделе «Влияние легирующих элементов/Сплавы на основе Ni»).

Отчеты о прошедших мероприятиях группы компаний CSoft

15 - 18 ноября 2011 г., Москва - 17-я Международная промышленная выставка "Металл-Экспо`2011"

По сложившейся традиции группа компаний CSoft приняла участие в ежегодной выставке «Металл-Экспо». Вниманию посетителей выставки были предложены специализированные решения, применяемые для моделирования, анализа и оптимизации конструкций изделий и технологических процессов.

4 октября 2011 г., Екатеринбург - В Екатеринбурге прошла конференция CSoft по комплексной автоматизации проектирования и подготовке производства, собравшая более 100 специалистов различных предприятий и проектных институтов

4 октября 2011 года компания CSoft Екатеринбург провела пользовательскую конференцию «Комплексная автоматизация проектирования и подготовки производства» на базе решений ГК CSoft, Autodesk, ESI Group, CGTech, Altium. В конференции приняло участие более 100 специалистов различных предприятий и проектных институтов. Слушатели собрались из различных городов и организаций Свердловской, Челябинской, Курганской областей.

1 июня 2011 г., Новосибирск - Конференция «Решения группы компаний CSoft в области машиностроения и приборостроения»

1 июня 2011 года компания CSoft Новосибирск и НГТУ (Новосибирский государственный технический университет) провели научно-практическую конференцию «Решения группы компаний CSoft в области машиностроения и приборостроения». Участники ознакомились с приемами и способами применения полнофункциональных решений CSoft.

23 - 26 мая 2011 г., Москва - Выставка «Металлургия. Литмаш`2011»

С 23 по 26 мая 2011 года компания CSoft приняла участие в выставке «Металлургия. Литмаш`2011», которая проходила в Экспоцентре на Красной Пресне. На стенде компании были представлены профессиональные решения для моделирования литейных технологий: система ProCAST (ESI Group, Франция) и ее российский аналог – СКМ ЛП «ПолигонСофт» (CSoft Development, Россия).

• 2 Gb оперативной памяти (рекомендуется более 2 Gb);
• OpenGL hardware graphic accelerator (настоятельно рекомендуется);
  • поддержка разрешения экрана 1280x1024 и выше;
  • мелкий шрифт;
• 450 MB свободного пространства на диске.
• трехкнопочная мышь (средняя кнопка требуется для динамического вращения объектов на экране).
• ProCAST 2009.1 требует установки VisualCAST 5.5;
• На платформах Linux и Windows для компиляции решателя использован компилятор icc 11.0;
• Для копиляции User functions долны быть установлены следующие компиляторы:
  • Windows: Microsoft Visual C++ 2008 Express Edition (распространяется бесплатно);
  • Linux: Intel icc compiler version 11.0 или gcc compiler version 3.2.3.