Основа ProCAST – единый графический интерфейс с интегрированными в него базами данных, генератор конечно-элементных сеток и два решателя: гидродинамический (Flow solver) и тепловой (Thermal solver). В качестве дополнительных опций предлагается внушительный список модулей, расширяющих базовые возможности программы.

Модульная структура ProCAST

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, VDA, 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. Одновременно внедряется новый модуль Visual-Mesh, который постепенно заменит собой традиционный MeshCAST.

ProCAST/MeshCAST. Сеточная модель литейного блока (ФГУП «НПЦ газотурбостроения „Салют“)

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. Заполнение формы расплавом (ОАО „Тушинский машиностроительный завод“)

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, непрерывного и полунепрерывного литья.

ProCAST. Тепловые узлы в отливке

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, упругопластическая, вязкопластическая, вязкоупругая, 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.

ProCAST. Деформации в отливке

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.
  
  ProCAST/CAFE. Микроструктура литого образца (ОАО «НПО „Сатурн“)
• 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 модели Phase Field, Pseudo-Front Tracking, модель чугуна с вермикулярным графитом (CGI), модель коррозионно-стойкого чугуна (Ni-Resist) и модель макросегрегаций в сталях, 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.
  
  ProCAST. Пористость
• 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 и Mg сплавов возможен расчет предела текучести c учетом скорости охлаждения.
  

  ProCAST. Термодинамическое определение свойств сплава
• Visual-OPT – модуль оптимизации геометрии и параметров литейного процесса; помогает исследовать устойчивость производственного процесса к изменению различных параметров. Например, модуль может выполнить минимальное количество вычислений для оценки риска появления пористости в зависимости от возможных отклонений значений этих параметров.
• SALSA3D – отдельный модуль от компании CTIF, позволяющий рассчитать и создать литниковую систему для процесса литья под давлением. Сконструированная система может быть передана в ProCAST для моделирования и анализа.
  
  Интерфейс модуля SALSA3D

MeshCAST

Результаты разработки MeshCAST перенесены в модуль Visual-MESH, который теперь является новым средством генерации сеток в ProCAST.

• Обеспечена совместимость с библиотекой Parasolid v2.4 и добавлена возможность открывать файлы parasolid в версии MeshCAST 64bits.
• Добавлены новые параметры «Size Ratio» (Соотношение размеров) и «Shape Factor» (Коэффициент формы), контролирующие плотность узлов.
• В меню «Advanced» параметры «Max # of Iterations» и «Max Nodes/Iteration» заменены на новый параметр «Node Control Parameter», который контролирует число внутренних узлов, добавленных в объем в процессе создания тетраэдральной сетки.
• Улучшен генератор граничных слоев (Boundary Layer mesher), для него могут использоваться все параметры генерации тетраэдральной сетки (поскольку внутренний объем должен быть разбит заново после создания граничного слоя).
• На панель работы с поверхностной сеткой добавлены новые кнопки « Activate Selected Elements» (Активировать выделенные элементы) и «De-Activate Selected Elements» (Деактивировать выделенные элементы) для более легкого выделения разбитых поверхностей.
• Добавлен новый функционал кнопки «Append Adj.Surface» : щелчок правой кнопкой мыши добавляет все элементы, имеющие хотя бы один общий узел в новый активный набор. Это поможет определять любые несвязанные геометрии.
• Добавлена новая кнопка «Extrude SM» (Вытянуть поверхностную сетку) в среде работы с поверхностной сеткой. Все активные элементы будут вытянуты на толщину, указанную в Input Window (окно ввода).

Visual-Mesh

Это вторая версия модуля, которая заменяет MeshCAST. Некоторые его свойства перечислены ниже.

• Результаты разработки MeshCAST перенесены в модуль Visual-MESH.
• Возможно использование моделей в формате STEP (ввод и вывод).
• На панель инструментов «Casting» добавлена кнопка «Solid Mesh Quality» (Качество объемной сетки).
  

  ProCAST/ Visual-Mesh. Панель инструментов «Casting»
• Создана панель инструментов «Geometry Utilities», для быстрого доступа к главным операциям с CAD-моделью.
  

  ProCAST/ Visual-Mesh. Панель инструментов«Geometry Utilities»
• Добавлены «Динамические иконки», для более быстрого доступа к основному функционалу. Следует помнить, что список иконок можно перемещать для отделения.
  

  ProCAST/ Visual-Mesh
• Добавлены алгоритмы создания оболочек (монооболочки и многослойные оболочки), необходимые для моделирования литья по выплавляемым моделям.
  

  ProCAST/ Visual-Mesh. Диалог создания оболочек
• В меню «3D Mesh» добавлен генератор граничных слоев (Boundary Layer mesher).
  

  ProCAST/ Visual-Mesh. Генератор граничных слоев
• Разработан новый алгоритм поверхностной сетки для повышения ее качества.

PreCAST

• Улучшена конфигурация процесса подпрессовки стержнем. Теперь пользователь имеет возможность задавать процесс подпрессовки более детально.
• Препроцессор модуля CAFE теперь позволяет работать с сетками, имеющими узлы, принадлежащие более, чем 25 элементам.
• Добавлена возможность задавать зависимость температуры от времени для граничного условия Inlet.
• Добавлен новый параметр счета теплового модуля «GATEFS».
• Добавлен параметр счета«MFREQ» модуля Microstructure.
• В PreCAST реализован новый подход, названный «Colored Flow Path» (Цветной путь потока). Его цель – показать цветом движение расплава от заданного литника.
• Добавлен новый параметр счета «GRELAX», задающий уровень gas relaxation.
• Появилась возможность выполнять наложение накопленных пластических деформаций при проведении многоступенчатых расчетов.
• Добавлен новый параметр счета «TOP_UP», позволяющий активировать заливку после перезапуска. Идея состоит в том, чтобы сделать возможным оливку прибылей после рестарта программы.
• На платформе Linux разрешено использование символа «_» в названии задачи при использовании функций пользователя.
• Добавлен новый параметр счета «HOTSPOTS», запускающий вычисление тепловых узлов.
• Добавлен новый параметр счета «MACROSG» запускающий вычисление макросегрегаций.
• Добавлен новый параметр счета «BURNON» для выполнения расчета перегрева.
• Добавлен новый параметры счета «BINDERFRAC», «BINDERCB», «BINDEREB» и «COREGASMOLWT» для выполнения расчета выделения газов из песчаных стержней.
• Добавлен новый параметры счета «OXIDATION», позволяющий учитывать выпадение частиц во время заливки.

Visual-CAST

Это первая версия модуля, которая заменяет PreCAST. Отдельные его свойства перечислены ниже.

• Функционал подготовки данных к расчету перенесен в Visual-CAST.
• Граничные условия могут быть заданы непосредственно на CAD-поверхностях, что делает их полностью независимыми от сетки, Естественно, можно также использовать узлы и элементы поверхностной сетки.
• Возможна группировка объемов для минимизации операций при постановке задачи.
• Области на которых должны быть назначены граничные условия автоматически вычисляются на основе загруженной геометрии. Пользователь, по необходимости, может создавать свои области.
• Внедрена новая архитектура баз данных, позволяющая разделить открытые (общие) и пользовательские базы данных.
• Возможность задавать процент объема отливки, заполненный на момент начала расчета.

Базы данных материалов

• Выполнено обновление открытых баз данных.

Микроструктура

• Реализована модель чугуна с вермикулярным графитом (CGI).
• Реализована модель коррозионно-стойкого (Ni-Resist) чугуна.
• Обновлен раздел «Зависимость деформационных свойств от микроструктуры».

Постпроцессор Visual-CAST (Viewer)

• Выполнение команд Display/Animation (Просмотр/Анимация) возможно из панели «Preferences»:
  • 0: оптимизация НИКОГДА не применяется (по умолчанию);
  • 1: оптимизация ВСЕГДА применяется;
  • 2: оптимизация применяется к моделям, содержащим более 250 000 узлов.

  Помните, что надо выйти из программы, чтобы изменения вступили в силу при его следующем запуске.

  
  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Панель «Preferences»
• В PreCAST реализован новый подход, названный «Colored Flow Path» (Цветной путь потока). Его цель – показать цветом движение расплава от заданного литника.
  
  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Цветной путь потока
• Реализован показ результатов расчета тепловых узлов с демонстрацией изолированных горячих областей в процессе кристаллизации.
  
  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Тепловые узлы
• Реализовано новое поле «Шаровидность», которое показывает количество графита шаровидной формы, при просмотре результатов расчета микростуртуры (ниже показано сравнение шаровидности между моделями CGI и SGI).
  
  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Поле «Шаровидность»
• Реализован просмотр результатов расчета макросегрегаций.
  
  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Макросегрегации
• Результаты моделирования подпрессовки стержнем могут быть показаны без влияния подпрессовки, с оптимальной подпрессовкой и подпрессовкой с заданными пользовательскими параметрами.
  

  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Подпрессовка стержнем
• Реализован показ результатов расчета с учетом газотворности формы.
  
  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Газотворность формы
• Реализован показ мест перегрева песчаных стержней и форм.
  

  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Пригар
• Возможность проследить выпадение частиц (примеси, оксиды и т.д.) во время заливки.
  
  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Объемная доля оксидов
• Реализован помощник по термообработке для расчета закалки с последующим старением сплавов A356/357 T4/6/7, позволяющий рассчитать изменение механических свойств в процессе упрочнения при старении.
  
  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Помощник термообработки
  

  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Помощник термообработки
• Reference Point System (Система базовых точек) доступна для расчета пространственных деформаций.
  
  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Система базовых точек
• Реализован новый показ напряжений по главным направлениям:
  • опциональный показ главных направлений в узловых точках на 3D-модели;
  • внешние стрелки показывают напряжения растяжения, а внутренние – сжатия;
  • длинна стрелки показывает величину напряжения;
  • стрелки могут быть раскрашены в соответствии с температурным полем или полем давления.
  

  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Главные напряжения
• Поддерживается экспорт сетки в форматах Ansys и Systus.
• Температурная шкала по умолчанию использует максимальную температуру на шаге 0 как максимальное значение шкалы и комнатную температуру (то есть 20? C) как минимальную температуру шкалы.
• Новое поле «To-Solidus Time» добавлено в категорию результатов THERMAL. Это поле показывает локальное физическое время прошедшее с начала расчета до момента достижения температуры солидус.

Решатель (Solver)

• Все исполняемые файлы выпущены в формате Linux 64bits, так что пользователям ОС Linux 64 bits нет необходимости обязательно инсталлировать 32bits пакет.
• Четырехугольные элементы поддерживаются обоими решателями и GUI.
• Распараллелено решение поверхностного натяжения.
• Распараллелено решение трассировки частиц.
• Возможность проследить выпадение частиц (примеси, оксиды и т.д.) во время заливки.
  
  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Объемная доля оксидов
• Модель макросегрегаций разработана и внедрена в ProCAST.
  

  ProCAST/ Visual-CAST (Viewer). Макросегрегации
• Реализован новый подход, названный «Colored Flow Path» (Цветной путь потока). Его цель – показать цветом движение расплава от заданного литника.
• В ProCAST реализованы контуры тепловых узлов с демонстрацией изолированных горячих областей в процессе кристаллизации.
• Добавлен прогноз мест перегрева песчаных стержней и форм для стальных отливок.
• В ProCAST добавлен расчет газотворности формы. Выделение газов и их перемещение моделируется для прогноза поведения газов в форме и таким образом, обеспечить их прохождение с точки зрения получения бездефектной отливки.
• Инверсный решатель модифицирован для возможности обработки отрицательных значений.
• Операции Выборки и Наложения производятся теперь из файлов «g.unf», а не из «t.unf». Это означает, что пользователь теперь может не делать выборку температуры, если она не требуется.
• Появилась возможность вызывать функцию наложения из функций пользователя. За дополнительной информацией обращайтесь в местную службу поддержки.
• Исправлена проблема, возникавшая в DMP версии при совместной работе Flow-Thermal-Stress модулей с использованием виртуальной формы.
• Решена проблема с проверкой лицензии при активной VPN.
• Модифицированный модуль DataCAST позволяет делать несколько запусков задач, расположенных в одной папке, используя файлы «.usf».

Параллельный решатель (DMP)

• HP-MPI заменен на Platform-MPI (продукт от Platform Computing, который вы этом руководстве будет называться PC-MPI).

Модуль Расширенной Пористости (APM)

• Исправлена ошибка при которой материал с базовым элементом (основой), отсутствующим в файле «gas.db», выбирался в панели APM.

Руководство пользователя

• Обновлен раздел документации «Модель усталости».
• Обновлен раздел документации «Подпрессовка стержнем».
• Параметр счета «MFREQ» добавлен на панель MICRO Параметров счета и задокументирован.
• Раздел «Функции пользователя» полностью переработан.
• Обновлен раздел документации «Рестарт».
• Добавлен раздел «Макросегрегации».
• Раздел «Микроструктуры» дополнен моделями чугуна с вермикулярным графитом и коррозионно-стойкого (Ni-Resist) чугуна.
• Добавлен раздел «Газотворность формы».
• Обновлена модель турбулентности.
• Добавлен раздел «Помощник термообработки».

Мероприятия группы компаний CSoft

28 - 31 мая, Москва — выставка «Металлургия. Литмаш’2012»

ЗАО «СиСофт» представляет решения в области литья металлов, сварки и термообработки на Международной специализированной выставке «Металлургия. Литмаш’2012». Литье, валковая формовка, сварка и термообработка металлов широко применяются в современной технике и являются важнейшими технологическими процессами во многих областях машиностроения. Цель любого производства – повысить качество выпускаемой продукции, одновременно снижая ее себестоимость. Для достижения этой цели современные подходы предполагают использование преимуществ виртуального моделирования, когда вместо физического прототипа специалист работает с электронной моделью, сводя к минимуму число натурных экспериментов и повышая эффективность производства. На сегодняшний день ведущей компанией в области виртуального моделирования процессов литья, сварки и термообработки является ESI Group, а в области валковой формовки – data M SMS GmbH. ЗАО «СиСофт» является официальным дилером этих компаний. ESI Group предлагает несколько функционально дополняющих друг друга программных пакетов (ProCAST 2011, SYSWELD 2012, WELD PLANNER 2012, PAM-ASSEMBLY 2011), каждый из которых имеет свою специфику и область применения. data M SMS GmbH, в свою очередь, известна такими продуктами, как COPRA RF и COPRA FEA RF.

Отчеты о прошедших мероприятиях группы компаний CSoft

15 - 18 ноября 2011 г., Москва — отчёт о 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 — отчёт о конференции «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 — отчёт о выставке «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).

• Минимум 8 Гб оперативной памяти (рекомендуется 16 Гб);
• OpenGL hardware graphic accelerator (настоятельно рекомендуется):
  • поддержка разрешения экрана 1280x1024 и выше,
  • мелкий шрифт;
• 3 Гб свободного дискового пространства;
• трехкнопочная мышь (средняя кнопка требуется для динамического вращения объектов на экране);
• ProCAST 2011.0 требует установки Visual-Environment 7.5;
• на платформах Linux и Windows для компиляции решателя использован компилятор icc 11.0;
• для компиляции User functions должны 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.