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1、一、HyperXtrude软件的基于流程的建模/分析界面导入数据：CAD输入三维CAD模型数据HM输入HyperMesh数据文件HX输入HyperXtrude数据文件对创建模型设置统一单位控制2维单元数据的显示控制3维单元数据的显示控制边界条件的显示控制几何线的显示控制几何面的显示清除临时结点建模工具：将四面体单元分裂成六面体单元平板实心模挤压模型创建模板针对面单元挤压分析模型创建模板针对体单元选择材料数据并分配给对应的模型，察看材料的性能参数及其流动应力曲线。同时创建材料数据。边界条件：创建/边界边界条件检查模型中是否存在没有定义的边界条件检查模型中是否存在重复定义的边界条件将HX7.0中创
2、建的边界条件更新转化为HX8.0的边界条件HX分析处理数据：详细指定挤压工艺参数和各种运行控制参数定义求解检测点，目的是与试验数据相比较模型数据的统计，包括模型中结点、单元个数等输出数据：创建HX数据文件（.grf和.tcl）;保存HyperMesh格式文件。作业提交计算，包括交互式和批处理两种方式HyperXtrude应用宏菜单二、边界条件Boundary Conditions如图示意：挤压垫棒料挤压筒工作带型材挤压模具1、 棒料与挤压垫间的边界2、 棒料与挤压筒3、 棒料与模具间边界4、 工作带与模具间边界5、 型材的自由面6、 型材出口7、 模具、挤压筒与外界环境间边界HyperXtru
3、de软件中支持10种边界条件类型，以区别挤压材料在通过不同挤压区域时有不同边界，而且每个边界条件类型对应相关的参数。详细见下表：边界条件类型/名称作用区域常用边界条件参数Inflow挤压垫和棒料棒料的预热温度，挤压垫的速度或挤压力Outflow型材出口压力（Pressure）为0SolidWall棒料与模具之间，包括：棒料/挤压筒、棒料/模具、棒料/分流孔、棒料/焊合室、工作带/模具、棒料/导流室等。通常定义用于材料流动分析计算。摩擦类型：None完全粘着。Coulomb库仑摩擦，摩擦系数要与模具表面粗糙度相应。缺省为0.4。SlipVelocity一种使用剪切应力定义摩擦类型的方式，模具系数
4、为1e71e13,小于1e7,表示边界完全滑动，大于1e13,表示完全粘着，通常取1e9,与库仑摩擦0.4相对应。在求解方程时，该摩擦类型可以减少库仑摩擦带来的振荡。通常缺省为库仑摩擦。SolidFluidInterface棒料与模具之间，包括：棒料/挤压筒、棒料/模具、棒料/分流孔、棒料/焊合室、工作带/模具、棒料/导流室等。边界内部存在流动区域，一般用于定义模具和挤压材料之间共轭热转换或带有移动边界的瞬态计算。摩擦类型和摩擦系数同上。接触类型（Contact Type）：None没有模具的分析；Matched模具与棒料的网格单元完全匹配。Dismatched网格不匹配。InteriorSu
5、rf在流动区域内定义单元表面，目的是可视化和/或单元细化。 并非真正意义上的边界条件，它对求解过程没影响。Bearing定义实际工作带区域，通过在模具出口和工作带的实际变化长度之间定义工作带轮廓线，其包络范围及时实际工作带的工作范围。有两种创建方式：1）通过控制点；2）通过控制线。边界条件参数：摩擦类型和摩擦系数，定义同上。SymmetryBC对存在对称模型，需要在模型的对称表面上创建对称边界。在该平面内法向速度为0。定义对称面的法向。FreeSurface型材模型上的表面表面的法向速度为0ToolSurface定义模具与外围环境间的边界。定义模具的位移FluidFluidInterface定
6、义混合材料挤压的不同流动材料间的内部接触面如何创建和编辑边界条件：1、 自动创建边界条件 通过挤压模具模板实现边界条件的自动创建。2、 手动创建边界条件 针对3维挤压分析模型，使用Create/Edit BC 选项进行手动创建。下边以创建棒料和挤压筒之间的边界条件为例，包括这些步骤：1） 显示3维挤压分析模型，并打开Create/Edit BC面板，如图所示；2） 鼠标右键单击面板的左侧BCs处，选择新建New，在面板的右侧，指定边界条件的名字billet_container，选择边界条件的类型和颜色，见下图；3） 点击Create按钮，出现如下图的界面； 4） 点击Loads按钮，将创建的边
7、界条件加载到相应的单元上，形成边界面；选择棒料圆柱上的任一单元，点击Proceed，创建的边界面如图所示；5） 选择摩擦类型和输入摩擦系数，也可以根据需要选择和指定其它参数，点击Update更新确认，如下图示，该边界条件建毕。3、 检察和修改边界条件打开Create/Edit BCs，如上图所示。从左栏的边界条件列表中选择要修改的边界条件，右侧及时显示该边界条件类型及其参数，最下面一栏为功能键：Mask/Unmask控制边界面的显示/隐藏Loads加载边界面Update修改后，更新确认Close关闭右侧的边界条件参数显示而且，在左栏右键单击要修改的边界条件，出现一个弹出菜单，主要包括：Crea
8、te BC Faces创建BC面，与上述的Loads功能相同；Mask BC Faces隐藏BC面UnMask BC Faces显示BC面Delete BC Faces删除整个BC面Remove BC Faces对已经创建的BC面中清理不要的BC面Edit Attributes编辑/修改BC的属性，包括BC类型和参数Delete BC删除整个边界条件4、 建议尽量使用软件提供的模板自动创建BCs，减少错误。同时在所有的BCs创建完成后，软件还提供了2个边界条件的检查工具：1） Check Undefined BC检查是否没有定义的边界条件，如果有，系统会自动生成一个临时的BC，修改后再检查，直
9、到模型的BCs全部正确定义；2） Check Duplicate BC检查是否有重复定义的边界条件，如果有，需要将其删除。三、定义分析参数Process Parameters分析参数是定义作业的运行方式以及非线性方程组的解算控制。如下图界面：1、Session总的任务信息栏1）Process Type任务分析类型，根据任务的求解要求，提供了不同的分析类型。对于铝挤压，选择Metal_Extrusion分析类型。2）Job/Model Name作业名3）Job Description作业描述4）Maximum Nonlinear Iterations最大的非线性方程组迭代次数，缺省255）Non
10、linear Iteration Tolerance非线性迭代误差，当前后两次迭代的结果差小于该误差时，终止计算。0.001为缺省值6）Maximum Time Step最大的时间步个数，针对瞬态计算7）Time Increment时间步长增量，单位秒，针对瞬态计算8）Transient Tolerance瞬态计算误差，0.001是缺省值9）Autosave Frequency计算结果的自动保存频率，即每计算多少步就保存一次文件（*.phx），缺省为1。2、 ProcessMetal_Extrusion铝挤压的分析参数1）Analysis Type分析类型 稳态分析或瞬态分析2）Extrusi
11、on Type挤压类型 正向挤压或反向挤压3）Container Diameter挤压筒的内径4）Die Initial Temperature模具的初始温度5）Billet Axial Taper棒料轴向温度变化6）Billet Radial Taper棒料径向温度变化7）Billet Interface Tracking棒料的接口分析，预测焊接长度8）Skin Interface Tracking棒料表皮杂质金属跟踪分析，预测压余长度9）Ram Speed挤压垫速度10）Work Converted To Heat（%）挤压材料在挤压过程中，机械功转化为热能的百分比，根据实验值，缺省为90
12、%11）Calculate Free Surface计算自由面的变形，即预测料头变形12）Max Number of Mesh Updates网格单元更新的最大循环次数，网格的更新是用来捕捉型材的变形。缺省为113）Mesh Update Tolerance网格更新的误差。当前后两次的网格变形在该误差内，停止网格更新，0.01位缺省值14）Free Surface Start Location自由面计算的开始位置，系统可以自动计算15）Extrusion Direction挤压方向，默认为Z轴16）Number of Cycles挤压棒料循环加载的个数，该数值为模具达到稳定工作状态时棒料循环个
13、数17）Container Initial Temperature挤压筒的初始温度18）Billet Length棒料的长度19）Billet Preheat棒料的预热温度20）Butt Length压余长度21）Ram Acceleration Time挤压垫达到最大速度的时间22）Skin Component针对棒料表皮杂质金属跟踪的计算，选择定义该部分材料的单元23）Viscous Dissipation On/Off粘性耗散计算开/关，缺省为On24）Calculate Tool Deflection计算模具变形25）Mesh Update Flag网格更新开/关，26）Mesh Up
14、date Frequency网格更新频率27）Free Surface Relaxation Factor控制计算自由面变形的松弛因子，0.25 为默认值*表有粉红色为瞬态计算需要3、Advanced控制计算结果的松弛因子，加速计算收敛，提高非线性方程组得计算效率。通常使用默认值4、User Commands用户定义的命令，通常在页脚数据中指定作业提交的方式：1）交互式执行interactive2）批处理solveexit四、对模具几何要求1对于小的几何特征要简化，比如小的倒角2上下模内腔表面即计算区域不要存在较大的空隙及错位3模芯与分流洞之间过渡要光滑，避免异常凸起面4尽量避免尖角面，如桥与
15、分流洞之间5为了便于控制分流孔的单元尺寸大小，可以将其分成23个连续的区域，提高单元划分的效率，并确保单元质量（这部分工作也可以在几何清理中实现）6关于几何清理，1）尽量避免碎面，突出局部特征；2）面中的孤立棱线要Suppress 五、挤压分析模型及其网格单元创建准则1、对于稳态分析，挤压分析模型1）型材的长度是23倍的工作带长度2）焊合室和分流孔的面几何和实体几何分别创建，在划分网格时放在一起3）棒料的长度是盛料筒内径的2倍4）创建网格的顺序是工作带-焊合室-分流孔-棒料2、单元类型1）对于面单元：三角形2）对于体单元：四面体和三棱柱3）Bearing3D三棱柱体网格4）Profile3D三
16、棱柱体网格5）Weld+Ports3D四面体网格6）Billet3D四面体网格3、单元密度和尺寸1）在型材横截面的最薄处至少有4个自由结点2）单元的尺寸=最薄尺寸/53）工作带的体网格的长宽比 0.12）单元的长宽比：四面体8；三棱柱150，最大角度16504) 没有重复单元5）检查单元连续六、分析流程1、数据导入有三种方式：1）3维几何CAD数据；2）HyperMesh格式数据；3）HyperXtrude格式数据。2、单位的检查与转换针对导入的几何数据，测量长度，检查单位，根据需要转换合适的单位。3、挤压方向检查与旋转，默认Z方向。4、设置统一的单位。5、抽取和创建计算区域表面，即材料流经模
17、具内腔面的区域主要包括：Profile2D、Pocket2D（实心模）、Weld_Chamber2D、Ports_holes2D、feeder2D、Billet2D。其中需要创建的Profile2D、Billet2D，再加上Ports_holes2D的底面。6、几何清理目的：Profile2D、Pocket2D、Weld_Chamber2D、Ports_holes2D、feeder2D形成一个几何面连续的几何体。7、创建3D实体，包括：等长度工作带、焊合室+分流孔、棒料，以及之间的共享面。8、创建2维网格单元从Profile2D开始，自内向外，自上而下，对上步中的封闭几何体划分网格。参考2D网
18、格准则。9、创建3维网格单元先创建Weld_ports3D,单元类型为四面体或六面体，依次是Beraing3D、Billet3D和Profile3D，单元类型为五棱柱体或六面体，参考网格单元准则。10、3D网格单元检查，包括单元的连续、单元质量。11、调用挤压分析模型创建模板，创建挤压分析模型，包括挤压工艺参数、边界条件、材料等。12、 检查材料是由赋予相应的模型。13、 检查和修改边界条件，包括检查没有定义的边界条件和重复定义边界。14、 创建实际工作带轮廓，方法：控制点和控制线。15、 创建挤压分析参数，包括求解控制参数、作业提交类型（交互式和批处理）及工艺参数。16、 模型的总结与检查。17、保存文件，包括HyperMesh文件（*.hm）和HyperXtrude数据文件（*.grf和*.tcl）。18、作业提交运行。19、结果的浏览、分析和评价(HyperView)。两个重要的文件*.out和*.h3d。