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设计仿真 | Digimat应用于金属材料的仿真

Digimat是一款专注于多尺度复合材料非线性材料本构预测和材料建模的商用软件包。Digimat能够帮助用户预测多相材料的宏观性能,支持的材料范围涉及包含连续纤维、长纤维、短纤维、纤维编织、晶须、颗粒、片层等所有增强相和包括树脂基、金属基和陶……




Digimat是一款专注于多尺度复合材料非线性材料本构预测和材料建模的商用软件包。Digimat能够帮助用户预测多相材料的宏观性能,支持的材料范围涉及包含连续纤维、长纤维、短纤维、纤维编织、晶须、颗粒、片层等所有增强相和包括树脂基、金属基和陶瓷基在内的多类基体材料。广泛的软件接口可以为几乎所有的主流有限元程序提供材料模型或进行多尺度的耦合分析。多尺度的分析结果使得对材料和结构的失效预测更加准确。


01  Digimat用于金属晶体塑性

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Digimat可以使用具有微观结构细节(纹理、晶粒尺寸和形态、相等)的晶体塑性(CP)进行各向异性行为模拟,根据单次拉伸试验数据校准模型。校准的模型可以作为虚拟实验室来测试复杂的载荷条件,并确定高级各向异性宏观屈服函数的屈服参数,预测 Lankford 值(r 值)。

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图2. 金属晶体塑性及成型应用

Digimat用于成型的晶体塑性优势:

1、高级各向异性/正交各向异性屈服函数: Barlat, Vegter等;

2、通过虚拟RVE测试生成更高应变的材料数据;

3、适用于疲劳性能;

4、考虑加工生成的材料微观结构对材料性能和行为的影响。


02 Digimat用于金属缺陷分析

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使用Digimat,基于RVE的铸件或增材制造零件宏观行为孔隙率测试,可以预测结构/制造仿真中使用的宏观特性(拉伸、疲劳),研究损伤起始和传播。

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图3. 带孔洞的金属RVE单胞力学性能计算



03 Digimat用于双相钢性能

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针对双相钢(DP,包含马氏体+铁氧体),通过各向同性硬化行为预测包辛格效应以及动力学参数。

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图4. 不同比例双相钢的RVE单胞模型和包辛格效应仿真结果


与实验研究相比,双相钢不同预应变水平的包辛格效应预测。

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图5. 双相钢不同预应变水平的包辛格效应仿真结果(实线)和试验结果(点)对比


同时,利用 J2 塑性,可以研究研究双相钢疲劳和损伤特性。从单轴拉伸试验中提取的动力学参数。在HCF、LCF条件下结合损伤预测裂纹萌生和失效。

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图6. 基于J2塑性的双相钢疲劳和损伤特性仿真结果


其可以应用于焊接仿真后,计算焊缝不同区域的准确应力/应变行为,并将其用于后续的接头性能评估。

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图7. 利用Digimat双相钢性能的预测,评估焊接仿真(Simufact Welding)后的接头性能