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設(shè)計與工程選項

面臨的挑戰(zhàn)：
來自海克斯康的解決方案：
a) 模擬仿真軟件
b) 安全性分析模塊
航空發(fā)動機(jī)葉片在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，鳥體撞擊會造成非常嚴(yán)重的損傷。從損傷形式上來說，主要包括鳥體與多個葉片連續(xù)碰撞，導(dǎo)致的葉片產(chǎn)生大變形、甚至斷裂，以及葉片斷裂后轉(zhuǎn)子的不平衡轉(zhuǎn)動。而葉片在斷裂后，其主體碎片會撞擊機(jī)匣。斷裂的葉片在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，會沿著切線方向飛出，并與周圍葉片發(fā)生碰撞，導(dǎo)致周圍葉片不同程度的損傷，殘余葉片會以高速撞擊機(jī)匣，對機(jī)匣造成侵徹?fù)p傷。由此看來，葉片抗鳥撞設(shè)計及機(jī)匣的包容性設(shè)計為設(shè)計者提出嚴(yán)峻考驗。
鳥撞分析可以模擬飛鳥與葉片相撞瞬間，葉片變形，斷裂的發(fā)生過程。

包容性分析可以得到葉片與機(jī)匣的整個碰撞過程，可以得到葉片的運(yùn)動軌跡，對機(jī)匣的沖擊力，以及二次碰撞斷裂情況?？梢杂嬎愕玫綑C(jī)匣在葉片的沖擊下，應(yīng)力應(yīng)變的大小以及失效的情況。

c) 振動分析模塊
葉片的安全可靠性直接影響機(jī)組的運(yùn)行安全。目前已知的葉片斷裂事故大多數(shù)是由于葉片振動所致，主要原因是葉片工作時受到汽流激振力作用，產(chǎn)生受迫振動，由此產(chǎn)生相當(dāng)大的動應(yīng)力，使葉片疲勞損壞。
?？怂箍祿碛嗅槍θ~片模態(tài)及動響應(yīng)計算的獨特算法與模型，精確地計算葉片的靜態(tài)和動態(tài)應(yīng)力狀況。

d) 熱處理仿真模塊
該模塊提供了專業(yè)的熱處理工藝仿真分析平臺，用戶可以在軟件中實現(xiàn)高度逼真的仿真環(huán)境，能夠?qū)崿F(xiàn)常見的熱處理工藝，包括：隨爐加熱、冷卻、正火、回火、退火、淬火、感應(yīng)加熱、感應(yīng)淬火、滲碳以及用戶自定義的熱處理工藝曲線等工藝進(jìn)行仿真分析。
軟件中預(yù)置了常用介質(zhì)，包括常用的水、空氣、油以及常用淬火油介質(zhì)等，可以靈活組合熱處理工藝過程中的時間、溫度和熱轉(zhuǎn)換系數(shù)，并可以為全局和局部加熱、冷卻過程進(jìn)行定義?？梢酝ㄟ^定義一個熱處理工藝曲線實現(xiàn)整個熱處理過程分析，比如熱處理過程包括：加熱、保溫、運(yùn)輸、冷卻、暫停、再加熱、保溫、運(yùn)輸、淬火等，輕松實現(xiàn)模擬一個連續(xù)的工藝過程。
同時，該模塊配置了專業(yè)的材料庫，為熱處理分析提供充足的可選擇的材料數(shù)據(jù)，另外，材料庫還支持外部數(shù)據(jù)導(dǎo)入以及用戶自定義材料性能參數(shù)等，以便更精確的預(yù)測組件屬性；避免淬火裂紋；優(yōu)化熱處理工藝過程，提高工藝穩(wěn)定性和質(zhì)量，減少缺陷部件，大幅縮短了開發(fā)時間。軟件熱處理界面采用與實際熱處理控制界面一致的界面，極易人機(jī)交互，方便用戶快速使用，即使沒有有限元基礎(chǔ)也可以輕松上手。內(nèi)置多語言，方便用戶切換使用。
模塊主要功能和特點：

1．熱處理工藝類型
2．熱處理工藝鏈仿真
熱處理工藝可和前面成形工序配合進(jìn)行連續(xù)分析。比如對工件先進(jìn)行加熱分析，再進(jìn)行成形分析，再進(jìn)行冷卻分析，然后再進(jìn)行熱處理工藝路線處理分析，可以充分考慮到各個工序的殘余應(yīng)力、變形、溫度等結(jié)果的變化，對各個工序單獨分析和連續(xù)分析。在熱處理分析中還可以包含工具工裝，同時考慮工具/工裝對于部件溫度的影響，從而準(zhǔn)確預(yù)測實際熱處理后部件的組織和機(jī)械性能等。
3．友好的用戶界面
4．預(yù)置介質(zhì)傳熱參數(shù)

介質(zhì)的傳熱系數(shù)表征了不同溫度下的傳熱系數(shù)，充分考慮到熱處理過程中不同溫度下的情況，能夠保證求解的精確性。

5．考慮全面的熱傳

考慮多種類型的熱分析邊界條件：環(huán)境溫度、初始溫度、與環(huán)境之間的熱傳導(dǎo)、近表面對流、表面輻射、夾具與工件之間的熱傳等。每個夾具與工件作用時間可以精確控制，考慮真實的熱處理環(huán)境。能夠精確預(yù)測熱處理變形、熱處理相變、溫度場分布、殘余應(yīng)力分布等。
6．材料數(shù)據(jù)詳細(xì)
擁有專業(yè)的材料庫，尤其熱處理分析材料參數(shù)中充分考慮了材料的電磁屬性，用于進(jìn)行感應(yīng)加熱的計算，通過真實輸入線圈電流、頻率、截面積等來計算工件切割磁場而產(chǎn)生熱。材料的電阻率與電導(dǎo)率對應(yīng)的有不同溫度的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)比較全面能夠保證求解的更加精確。

鋼鐵材料相變模型包括CCT與TTT模型，根據(jù)熱處理工藝特點選擇基于哪種模型進(jìn)行熱處理相變分析，可以計算出不同相體積分?jǐn)?shù)分布，總體相的分布，相變過程中的溫度變化、應(yīng)力變化、硬度變化等。
支持多種類型的滲碳工藝過程仿真: 粉末滲碳、鹽浴滲碳以及氣體和低壓滲碳，將對應(yīng)不同的滲碳速度。

熱處理能夠有效改善材料的性能，例如：硬度、韌度、強(qiáng)度。該模塊可以在熱處理仿真過程中模擬相變，計算熱處理結(jié)束時相的組成（奧氏體、鐵素體、貝氏體、珠光體、馬氏體），相變計算基于TTT或CCT曲線，除了相成分預(yù)測外，還提供對硬度、名義應(yīng)力（proof stress）、抗拉強(qiáng)度的預(yù)測。

7．殘余應(yīng)力、溫度、最終形狀、組織的準(zhǔn)確預(yù)測
由于熱處理一般不改變工件的形狀和整體的化學(xué)成分，而是通過改變工件內(nèi)部的微觀組織，或改變工件表面的化學(xué)成分，賦予或改善工件的使用性能。其特點是改善工件的內(nèi)在質(zhì)量，而這一般不是肉眼所能看到的。同時由于相變等帶來的變形分布不均，通過本軟件模塊可以精確預(yù)測熱處理后變形，為工藝參數(shù)設(shè)定提供前期指導(dǎo)。

模擬熱處理過程的目標(biāo)是控制熱處理后變形，增強(qiáng)材料表面性能。如果熱處理后殘余應(yīng)力較小，載荷循環(huán)結(jié)束后裂紋出現(xiàn)的更少，就能夠增加部件的壽命。利用本軟件，可以通過優(yōu)化工藝來減少熱處理后殘余應(yīng)力。

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