现在市面上存在多款冲压仿真软件, 像国外的AutoForm、DynaForm、PAM - STAMP、JSTAMP等等, 国内华中科技大学的FASTAMP等都有了比较广泛的应用；笔者针对目前商用化最为良好的三款软件, 即AutoForm、DynaForm、PAM - STAMP, 在几个主要的仿真领域展开测试, 这几个领域包括快速展开、重力、拉延、切边、回弹等, 同时对操作界面、还有难易程度、展开尺寸、计算时间、计算之后的尺寸、厚度、回弹尺寸等方面予以对比, 目的是综合评估这三款软件的差异。
笔者与PAM-STAMP接触达7年, 与DynaForm接触了6年时间, 和AutoForm接触时长为1年。
测试平台:
操作系统:windows7 SP1_X86
中央处理器: 英特尔Q620M , 具备双核四线程, 此次测试所采用的是单核双线程。
测试软件平台(32bit):
AutoFormR3 V4.5
迪纳福姆五点八, 爱尔斯迪纳九千七百一_R五点一, 一点一。
PAM-STAMP2011.0
仿真相关数据及设置标准:
材质方面, 所有案例所采用的材质皆为HC260LAD, 其厚度是1mm, 详细的数据可以去查看附表。
工具所具备的网格, 其最大尺寸为10mm, 最小的尺寸是0.1mm, 弦高差设定为0.05。
板材网格:均匀网格大小为3mm,网格细化层数为2
将其分开表述为, 闭合速度方面, 压边速度为2m/S, 拉延速度为5m/S, 这里存在AutoForm状态下, 压边为1, 拉延为2。
摩擦系数:0.045
积分层数:7
终止条件:自动终止
定位:自动定位;
时间步长:各软件自动拟定;
前处理细节对比
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AutoForm的前处理界面, 是基于零件设计流程化的, 是一个向导式界面, 三个软件的前处理界面各有特色, DynaForm的前处理界面, 是模具设计及零件设计传统界面与向导式界面的结合体, 还有个叫PAM-STAMP的, 它是标准的Windows界面程序。
模面网格划分在三个软件里都是自动化的, 然而, PAM - STAMP针对碎面较多的IGES的处理能力, 比AutoForm和DynaForm更具优势, 总体而言, 只要参数设置得当, 都能够获得比较不错的网格。
在IGES以及网格输入输出方面, DynaForm展现出了更为灵活的特性, 举例来说, 要是导入的IGES中存在多处层面划分, 也就是包含多个模面这样的情况, 它能够自动实现分层操作。相比之下, AutoForm和PAM - STAMP则不会自动进行该分层操作。若要分层, 必须手动来操作, 这一过程显得颇为繁琐碍手。于网格输入层面而言, AutoForm会针对输入的网格开展重划分工作。而DynaForm以及PAM - STAMP在这方面, 得以较好地从容兼容支持Nastran网格等多种类型。另外, 这三款软件具备同一个能力, 能够通过IGES模式输出3D边界曲线标点符号等表达界限的字符信息。, 分号, 逗号, 冒号, 有时也包括感叹号或问号。
关于对称条件的设置, DynaForm是存在些问题的, 它没办法定义任意角度, 仅仅只能针对XY等标准方向开展设置, 然而AutoForm以及PAM - STAMP能够设置任意角度, 只是PAM - STAMP添加对称面的过程是比较复杂的。
部件进行定位时, AutoForm是提前可视化自动开展的, DynaForm与AutoForm较为相像, 在有多道工序或者多个工步时, 仅可提前设定位置, 无法在第二步自动达成接触定位；PAM - STAMP能够有多工步自动性定位, 然而并非实时的（求解器自动定位）, 但从功能方面能够达成多工步模具的自动定位, （举例来说, 算完一步后, 第二步的模具自动落到板料上, 而非按照一开始定义的位置来移动）
工序工步设置过程当中, AutoForm相对简单, 自动化程度较高, 它基于单一的曲面片, 适用于零件设计分析流程, 不过模具设计流程得单独予以处理, DynaForm 的自动设置自打 5.7.版本往后也日益趋于完善, 它兼顾了零件设计分析流程及模具设计分析流程 并且, PAM - STAMP 的自动设置过程颇为繁杂, 这需要设置人员对软件的手动设置过程相当了解, 因为存在好多地方只能够手动设置或者自定义宏命令, 而这自定义宏命令同样也是特别繁杂。
计算终止条件方面, 对时间、距离、厚度等多种条件进行计算终止设置通过三个软件皆准以完成实现；其中, PAM - STAMP在进行计算终止设置时能用多个条件予以控制, 且控制形式比较灵活；然而, AutoForm和DynaForm在计算终止设限方面仅能使用一个条件操作；不过, PAM - STAMP在料厚终止探测上表现欠佳, 时常出现提前终止计算的状况, 就料厚终止探测情况而言AutoForm和DynaForm相比之下要好一些。
求解器细节对比
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CAE软件的应用者看求解器时, 那是个像个黑盒子一样东西, PAM - STAMP在求解器重新计算进程里边随时能够通过点击菜单这一动作来输出结果, AutoForm、DynaForm呢, 却仅仅只能预先去做定义, 没办法随时进行输出。
完成计算之后, 要是需要上模, 还得往下压一截距离, AutoForm与DynaForm, 只能去重新把参数给设置好, 再重新做计算, 可PAM - STAMP, 能够在现有的计算结果之上开展计算, 用不着重新进行分析。
后处理鞋机对比
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对大部分结果的输出进行后处理, 这一点3个软件都能做到, 像厚度、应力应变、设备吨位预测等方面的差别不大, 从操作角度来讲, PAM - STAMP要更简易些, AutoForm和DynaForm则类似。
整体功能表一览(冲压相关)
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据当下最新版而言, 于冲压范畴之内, 三款软件均能够达成全工位以及完整工序的剖析。
最好的三个做软件本地化的是 DynaForm, 其软件以及帮助都已汉化, AutoForm 和 PAM - STAMP 都是英文形态的, 当前还不存在官方汉化版本 , 从易用性的层面来讲, AutoForm 和 DynaForm 相较之下差别程度不大, 而 PAM - STAMP 对于人的需求条件相对而言比较高。
回弹补偿三个软件都能进行,然而PAM - STAMP的曲面补偿系由第三方软件完成,若想获最终曲面还须购买其他软件,AutoForm和DynaForm却并不需要。
下面会着重针对测试零件的展开、重力、拉延、切边、回弹这五个常用功能, 执行综合测试, 采用相同的材质以及工艺参数条件, 接着对结果的差异予以对比, 本次测试仅仅展现软件的计算结果, 不体现与实际物理现实的差距, 仅被用于软件研究与测试。
测试1:坯料快速展开(反求)
有三个软件, 它们都具备针对零部件的反求模块, 具体而言其中之一是, AutoForm的ONESTEP, 其二是, DynaForm的MSTEP, 其三是, PAM - STAMP的inverse模块；这些模块被用于达成对零部件的快速展平, 其目的在于优化落料或者料带设计；接下来要针对这3个软件的功能展开综合测试:
被测的数据乃是: NumiSheet, 2008年的, BM2_00_SRAIL_REFERENCE_GEOMETRY.igs。
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总结:
有三个软件, 它们都具备快速反求模块, 此模块可用于坯料的快速展开。其中, DynaForm在速度以及功能方面, 相较于AutoForm和PAM - STAMP更为丰富。DynaForm能够自动输出轮廓边线, 而另外两个软件则需要手动输出, 不过这两种方式都比较便捷, 不会耽误太多时间。
其打开的边界线, 这三款软件差异不算大, PAM - STAMP跟DynaForm更为贴近些, 这和求解器的类别有关, 在此得提及下, 运用在DynaForm里的求解器MSTEP是由华中科技大学研发的, 它属于国内数量不多的搭配在DynaForm中的CAE领域软件, 着实值得赞扬！
表如下, 是AutoForm的展开计算结果, 是DynaForm的展开计算结果, 是PAM - STAMP的展开计算结果:
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三个软件所得结果大体上是一致的, 当中呈现红色的线乃是AutoForm的结果, 蓝色相互重合的部分是DynaForm以及PAM - STAMP的结果, 这两个出现了重合的情况。
还能够定义约束点等功能来实现快速展开, 在AutoForm、DynaForm、PAM - STAMP等里面能够开展相类似的操作, 对于此次测试就不再逐个详细叙述了。
AutoForm有之, 还有于展开坯料的料带布局、材料利用率、价格计算等辅助功能, 然而DynaForm同样有之, 至于PAM - STAMP, 却并无这般类似的功能。
总之, 相对来讲, 在坯料快速展开这一方面, AutoForm和DynaForm比PAM - STAMP功能更佳, 特别是DynaForm是中文版的, 国人开发的MSTEP求解器也相当出色, 所以其可应用性较好, 当前DynaForm还支持分步展开, 这也是3个软件中唯一具备的。
测试2:重力测试
对于测试题目里DynaForm自带的fender例子, DynaForm与PAM - STAMP运用同样的网格, 也就是nas呐, 而AutoForm使用默认网格, 在AF输入nas网格之后, 采用和原网格大小相近的设置条件。
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AutoForm没办法直接借助第三方网格, 导入的模面NAS网格文件会直接转变为三角网格, 对于板料而言, 仅仅抓走了输入数据的边线, 所有的板材网格都是AutoForm自行产生的。
计算速度方面, AutoForm是最快的, 而且这是业界都公认的, PAM - STAMP和DynaForm的计算时间基本一致。
在计算精度这方面, AutoForm跟DynaForm大体一样, 仔细瞧瞧下一页的图片, DynaForm展示的是位移的绝对值, 这存在一些状况, PAM - STAMP的结果和前两者稍微有点差别。
下表面呈现的是, AutoForm的重力计算结果, 以及DynaForm的重力计算结果, 还有PAM - STAMP的重力计算结果。
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测试3:拉延测试
采用NumiSheet2008 BM2实例, 来开展LC3的剖析, 其摩擦系数设定为0.045, 压边力是400KN。
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就计算速度而言, AutoForm称得上当之无愧的速度之王, 其在计算速度方面完胜另外两个软件；DynaForm所采用的是LS971_R5.1.1的求解器, 该版本求解器的计算速度相较于LS971_R3.2.1慢许多 两者之中后者仅需前者50%的时间, 此问题在LS971_R6系列求解器里得以解决, 计算效率预计能提升100%；PAM - STAMP的计算速度也较为普通, 并无太显著的变化。
就应变方面来看,AutoForm所计算出的结果应变相对而言比较小,其它之中两个软件计算出的应变略微大一些。
从 FLD 去看, 从区域方面来看, 其中 AutoForm 和 DynaForm 较为接近, 然而 PAM - STAMP 比较离散, PAM - STAMP 的计算结果容易出现破裂风险, 并且其区域与 AutoForm 和 DynaForm 存在较大差异。
就PUNCH所受的力而言,三个软件输出得数存有别,但是相差不多。并且,这些得数大致相同。
从厚度这个方面来看, AutoForm与DynaForm相比较而言是比较接近的, 然而PAM - STAMP的最小值是偏小的。
3.1PUNCH受力(单位:KN)
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3.2FLD曲线对比
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测试4:切边
模拟切孔、修边、开工艺口（破裂刀）, 三个软件都能支持, 其中PAM - STAMP设置最为简单, 不用指定开口类型, 由软件自行判断, 而AutoForm和DynaForm必须人工给定开口类型（这两个软件相似程度颇高, 不清楚谁是原创）；三个软件在多工步计算里都支持自动修边, 不过PAM - STAMP没有单独的修边工序；下面是结果截图。
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测试5:回弹测试
三个软件都可以对修边前后的工件进行回弹的模拟,结果如下:
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设置过程:三个软件的回弹设置都相对不是很复杂;
计算速度方面, 最快速的是AutoForm, 其次是PAM - STAMP , 缓慢的要数DynaForm, 不过在LS971R6之后它会得到改善。
注意事项: 有三个软件, 它们都具备支持无约束回弹的能力, 另外, 这三个软件又都有着支持节点约束以及那种物理点坐标约束的特性, 不过得注意, 物理点坐标约束是在DynaForm5.8之后才能支持的。
计算得出的结果是, 运用同样的点约束设置, 3个软件所呈现的结果, 差异性颇为大, 这同样是回弹计算所具备的特点, 这也是笔者不再去开展回弹补偿测试的缘由, 要是连回弹都不准确, 补偿就更无从谈起了, 回弹补偿的流程, 3个软件大体上是一致的, 仅仅是PAM - STAMP需要借助单独的软件来映射曲面而已。
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经由前面所提及的测试结果, 三款软件均能够极为便利且稳定地对全工序的冲压过程予以模拟分析, 就计算效率而言, AutoForm无愧速度首位的赞誉, 当下的确是另外两款软件难以相比拟的, 从设置进程来看, AutoForm与DynaForm的自动化程度要高一点, PAM - STAMP的设置方式已经多年未曾有过变动, 设置较为繁杂, 并且许多时候都得手动修订, 从计算结果来说, AutoForm的计算结果相较于其他两款软件, 其应变偏小, 结果看上去更为理想, 而PAM - STAMP则易于出现破裂, 失效风险更大(在同等设置条件下), 故而在日常运用时, 三个软件的设置参数需要加以积累以及微调, 不能以单一标准进行分析。
在冲压过程里展开分析, 这是需要积累以及标准化的, 不同的零件, 还有不同的工况, 所需设置的数据参数不一样, 材料数据的积累此项也极为关键, 涉及到的这些方面, 都得依靠应用部门去开展大量工作；在其中, 软件只不过是起到工具作用, 分析最终结果所呈现的准确度, 并非仅仅只依赖软件, 应用人员自身所具备的经验, 同样有着举足轻重的地位。
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