Zusätzliche Module - Simufact Welding

Simufact Welding bietet Ihnen eine Reihe von Zusatzmodulen mit weiteren wertvollen Funktionen für den täglichen Einsatz der Simulationssoftware. Die einzelnen Module haben wir unter den Modulgruppen Performance, Material Data und Advanced Material Models zusammengefasst.

 

 

Überblick

Icon Performance

Performance

Simufact Welding Performance stellt Parallelisierungstechnologien bereit, die die Berechnung großer Modelle beschleunigen. Es sind zwei Methoden verfügbar: SMP (Shared Memory Parallelisierung) und DDM (Domain Decomposition Method / Gebietszerlegungsmethode).

 

Icon Material Data

Material Data

Ergänzend zu den im Simufact Welding Hub enthaltenen Werkstoffdatensätzen bietet Simufact Welding Material Data verschiedene Sets von JmatPro-Softwarelizenzen zur Berechnung von Werkstoffeigenschaften sowie Materialdatensätze an. Darin enthalten sind insbesondere allgemeine und austenitische Stähle und Aluminiumlegierungen.

 

Phase-Transformation

Advanced Material Models

Advanced material models berechnet das Gefügeumwandlungsverhalten in allgemeinen Stählen.

Performance

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Simufact Welding nutzt Parallelisierungstechnologien, um die Berechnung großer Modelle zu beschleunigen.

Es gibt zwei Methoden:

  1. SMP (Shared Memory Parallelisierung)
  • Ein Solver kann mehrere Prozessorkerne für Aufbau und Lösung von linearen Gleichungssystemen verwenden.
  1. DDM (Domain Decomposition Method)
  • Teilt das Modell in mehrere Gebiete (Domains), von denen jedes einer Solverinstanz zugewiesen wird. Für jede Instanz kann wiederum SMP verwendet werden, um für dieses Gebiet die Lösung auf mehreren Prozessorkernen zu berechnen. Als Voraussetzung für DDM muss die Intel MPI Bibliothek auf dem Rechner installiert sein.

Allgemein ist die Rechenzeit abhängig von der Gesamt-Schweißzeit (eine gewisse Anzahl von Zeitschritten wird benötigt, um die Bewegung der Wärmequelle abzubilden) und der Größe des Gesamtmodells (Elementanzahl), welche maßgeblich die Zeit für eine einzelne Iteration in einem Zeitschritt bestimmt. Wie effizient sich die Parallelisierung auswirkt, hängt stark vom jeweiligen Modell und seiner Größe ab. Als Faustregel empfehlen wir

  • Eine Domain sollte etwa 15 000 Elemente enthalten
  • So viele Prozessorkerne wie möglich pro Domain zu verwenden

Wenn das Modell zum Beispiel 100 000 Elemente enthält und auf einer Maschine mit 16 Prozessorkernen laufen soll, würde man am besten 8 Domains mit 2 Kernen pro Domain verwenden. Je nach Besonderheiten des Modells können auch andere Kombinationen zu ähnlich guten oder sogar besseren Rechenzeiten führen.

Simufact Welding bietet eine automatische Funktionalität für die Unterteilung in Domains. Die Unterteilung kann entlang einer bestimmten Koordinatenachse geschehen, radial oder axial (für annähernd axialsymmetrische Modelle) in Bezug auf eine bestimmte Achse, oder mithilfe interner Algorithmen.

Simufact Welding: Menüeinstellungen für die Parallelisierung
Simufact Welding: Menüeinstellungen für die Parallelisierung

Hardware-Empfehlungen

Lady in front of a computer

Die Hardwareanforderungen hängen stark von der voraussichtlichen Modellgröße ab. Wir empfehlen normalerweise mindestens 1 GB RAM pro 10 000 Elemente. Sonst ist nicht gewährleistet, dass das Modell während der Rechnung in den Speicher passt, und es würde praktisch zu einem Abbruch der Rechnung kommen. Für kleinere Modelle reichen meist 32 GB RAM aus, für mittelgroße Modelle werden 64 GB empfohlen, und große Modelle mit über 600 000 Elementen können 128 GB oder mehr physikalischen Speicher benötigen.

Die verwendete CPU und Anzahl von Prozessorkernen wiederum sind zwar entscheidend für die Rechenzeit, aber nicht dafür, ob die Rechnung generell durchführbar ist. Simufact Welding Lizenzen enthalten üblicherweise mindestens die Funktionalität für 8 parallele Kerne, entsprechend empfehlen wir auch eine CPU mit mindestens 8 physikalischen Prozessorkernen.

Bei hoher Anzahl von angeforderten Ergebnisschritten können die Ergebnisdateien sehr groß werden, so dass für große Modelle mindestens 1 TB freier Festplattenplatz benötigt wird.

Wir empfehlen auch eine Grafikkarte mit 1 GB eigenem Speicher, die OpenGL 2.1 oder eine höhere Version unterstützt. Für ein optimales Nutzungsergebnis sollte der aktuellste Treiber verwendet werden, den der Hersteller zur Verfügung stellt.

Material Data

Icon Material Data

Material Data

Simufact Welding Material Data bietet verschiedene Sets von JMatPro®-Softwarelizenzen zur Berechnung von Werkstoffeigenschaften. Darin enthalten sind insbesondere Nickel-, Titan- und Kupferlegierungen sowie austenitische und niedriglegierte Stähle.

Ergänzend zu den in der Werkstoffdatenbank von Simufact Welding enthaltenen Werkstoffdatensätzen können Sie weitere Datensätze erwerben.

 

 

JMatPro® material data

JMatPro®: Software tool for calculaction and opimization of temperature depending material properties

Die Werkstoffdaten werden mit dem Programm JMatPro® unseres Softwarepartners Sente Software auf Basis der individuellen Legierungszusammensetzung und des thermischen Vorbehandlungszustands berechnet:

  • Von Raumtemperatur bis 1400°C
  • Bis zum Schmelzpunkt des Materials
  • Für Umformgrade bis 4

Für allgemeine Stähle lassen sich nicht nur alle für eine Umformsimulation benötigten thermischen, mechanischen und plastomechanischen Eigenschaften berechnen, sondern auch die zur Simulation der Wärmebehandlung benötigten Phasendiagramme.

Für Edelstähle, Kobaltlegierungen, Nickelbasislegierungen, Ni-Fe-Superlegierungen und Titanlegierungen können Sie alle für die Umformsimulation benötigten Werkstoffeigenschaften berechnen.

Die Werkstoffdaten können Sie für eine einzelne Legierung oder gebündelt in Paketen von 5 oder 10 Legierungen erwerben und dann in die Simufact-Materialdatenbank importieren.

Weitere Werkstoffdaten

Wenn Sie genauere Informationen zur Verfügbarkeit von Materialdaten in Simufact Welding oder Tipps für die Beschaffung von  Materialdaten benötigen, sprechen Sie uns bitte an.

In Zusammenarbeit mit dem Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie der TU Wien können wir Ihnen weitere Materialdaten vermitteln (z.B. für Aluminum und Titan).

 

Zusatzmodul Advanced Material Models

Die Berechnung von Eigenspannungen und Festigkeitsuntersuchungen geschweißter Bauteile erfordern in der Regel komplexe Werkstoffmodelle.

Bei allgemeinen Stählen sind Gefügeumwandlungen beim Erwärmen und Abkühlen ein kritischer Mechanismus, der das Verfestigungsverhalten, Dehnungen und Plastizität beeinflusst.

Das Zusatzmodul Simufact Welding Advanced Material Models berücksichtigt diese Effekte bei der Berechnung.

Phase Transformations

Diagramm in Simufact Material
Diagramm in Simufact Material

Simufact Welding Advanced Material Models kann alle relevanten Auswirkungen von Gefügeumwandlungen auf Schweißverzug und Schweißeigenspannungen berücksichtigen, insbesondere die Gefügeaufhärtung durch Bainit- bzw. Martensitbildung, und die Umwandlungsdehnungen.

Die Werkstoffeigenschaften des Mischgefüges werden indirekt durch Bestimmung der Gefügeanteile, der Definition der Werkstoffeigenschaften der Reingefüge und mithilfe einer linearen Mischungsregel ermittelt. Kriterium für die Berechnung der Gefügeanteile beim Erwärmen ist die Austenitisierungstemperatur A3.

Beim Abkühlen erfolgt die Berechnung der Gefügeanteile auf Basis von isothermen ZTU-Diagrammen. Diese werden treppenförmig additiv ausgelesen, wobei der verbleibende Austenitanteil und die verbleibende Zeit beim Sprung in ein anderes Temperaturniveau neu gewichtet werden. So können auch nicht isotherme Prozesse mithilfe von isothermen ZTU-Diagrammen bestimmt werden.

Die Umwandlungsdehnungen werden in Form der Volumenänderung berücksichtigt. Weitere einbezogene Effekte sind die Umwandlungsplastizität mithilfe von TRIP-Koeffizienten und die bei einer Umwandlung benötigte latente Wärme.

Volumenänderung, TRIP-Koeffizient und Umwandlungswärme in Simufact Material
Volumenänderung, TRIP-Koeffizient und Umwandlungswärme in Simufact Material

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Markus Merten

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Markus Merten
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