STAR-CCM+中文案例教程用户指南_V9.06_1-1400

仿真支持爱好者

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教程指南

教程按步骤介绍了 STAR-CCM+ 针对各种应用的使用方法，并提供特定应用的设置、初始化和求解流程步骤。除了这些书面说明以外，还可以下载适合大部分案例的宏和模拟文件。

教程分类如下：

• STAR-CCM+ 简介介绍重要的概念和一般工作流程。如果您是 STAR- CCM+ 新用户，请首先完成本教程学习。

• 几何教程展示如何使用 3D-CAD 创建并修改零部件。

• 网格教程说明如何使用网格包面和若干网格化特征。

• 不可压缩流教程说明简单液流。介绍了多种功能，比如稳定和非稳定流，以及多组分流体、孔隙率和求解记录。

• 可压缩液流说明亚音速和跨音速流体和涡轮机问题的解决方案。

• 热传递和辐射教程说明共轭热传递、辐射和热舒适功能。

• 多相教程说明 VOF、拉格朗日和欧拉多相以及液膜特征。

• 离散元法教程说明如何建立大量相互作用离散颗粒的模型。

• 运动教程说明移动参考系、刚性体移动、动态流体相互作用以及网格变形。

• 燃烧模型说明各种燃烧模型、火焰和烟火向导。

• 固体应力教程说明如何求解应力和应变，以及如何在流体结构交互中对这些交互进行耦合。

• 气动声学教程介绍求解近场和远场复杂瞬态声学问题的阶段。

• 电磁学教程说明涉及电场的分析。

• 电池教程说明创建电池模拟的流程。

• 铸造教程说明创建铸造模拟的流程。

• 自动化教程说明如何使用 Java 宏完成重复工作。

• 与 CAE 代码耦合教程说明如何耦合 STAR-CCM+ 模拟。

此外，CD-adapco 基础知识包含若干视频讲解，介绍了 STAR-CCM+ 的各种功能和流程。

使用教程的宏和文件

简介几何

网格

不可压缩流

可压缩流

热传递和辐射多相流体

离散元方法

运动

燃烧

固体应力气动声学电磁

电池

铸造

自动化

与 CAE 程序耦合

使用教程的宏和文件

客户服务中心网站提供各种教程的宏、输入文件和最后模拟文件的可选下载包。这些宏和最终模拟文件是书面教程的辅助，因此您可以根据下载文件或使用宏构建并运行的模拟来检查最终结果。

如果教程有多个求解阶段，则已经记录了每个求解阶段的宏。提供每个完成宏的模拟文件。您可以加载开始阶段的求解，并播放后续章节的宏。宏和 sim 文件使用命名约定，以方便其使用。

从用户服务下载教程文件

了解目录结构和命名约定

播放宏

使用最后模拟文件

从用户服务下载教程文件

要从 CD-adapco 客户服务网站 http://steve.cd-adapco.com 下载教程文件和宏的压缩包

1. 使用网站浏览器导航至 CD-adapco 客户服务网站并正常登录。如果没有登录，请联系您的销售代表。

2. 单击网站主页顶栏的文件下载选项。这会显示包含所有可下载产品的选项卡窗口。

3. 在左侧菜单内选择 STAR-CCM+ 项目。

4. 选择您需要教程文件的 STAR-CCM+ 版本。

5. 教程文件在页面底部相关文件和文档部分列出。单击 STAR-CCM

+TutorialFiles<Version>.7z 条目右侧的下载链接。将文件保存在硬盘的适当目录内。

6. 使用适当的解压缩工具，解压缩 .7z 文件。要在 Linux 上保留目录结构，应使用以下命令行：

7z x STAR-CCM+TutorialFiles<Version>.7z

了解目录结构和命名约定

教程文件在目录内分组，这些目录根据文档所列教程组命名。

目录名称不能有空格并使用 camelCase 约定。例如，亚音速流的文件： NACA-Type Intake 教程位于 compressibleFlow 文件夹。

目录内的宏文件采用适当结构，使每个宏仅生成单个求解。宏名称源自教程名称。例如，Simple Java Macro 用宏

SimpleJavaMacroPostProcessingObjects.java 重新创建。

如果教程需要运行多个求解器，则为每个阶段创建宏。与阶段（超出第一阶段）相关的宏包括文档步骤，这些宏的文件名从该文档步骤开始。例

如，入门教程需要运行两个求解器。这两个宏是：

• Introduction1.java

• Introduction2AdjustingSolverParamters.java

要运行教程的第二部分，必须有位于相同工作目录的第一个部分的求解。来自“用户服务”的下载包含每个宏的模拟文件，即中间阶段以及最终阶段的宏。这些模拟文件根据用于创建宏的宏文件命名。因此，Introduction1.java 拥有称为 Introduction1_final.sim 的 .sim 文件。在运行第二阶段宏之前，可以加载此文件，

Introduction2AdjustingSolverParameters.java。

播放宏

STAR-CCM+ 使用教程宏构建与教程说明描述相同的宏。

在播放宏之前，必须仔细阅读教程指南的相应章节。有三种方式可以交互使用教程宏：

• 播放初始宏或单个宏

• 播放取决于预存在模拟的宏

• 修改宏以播放任意章节还可以采用批量模式运行宏。

播放初始宏或单个宏

没有前导求解的宏可通过创建新模拟来运行，单击b,（播放宏）工具栏按钮并选择适当的宏文件。文件动态执行。

播放取决于现有模拟的宏

对于需要提供现有求解的案例，推荐步骤是加载已下载教程文件中的适当文件，然后运行宏。例如，为了执行 SolarCollector.java 宏，必须首先加载 ThermalInsulator_final.sim 文件。

还可以使用上游宏的结果作为下游求解的开始。因此使用单个模拟，您可以运行 Introduction1.java，然后运行

Introduction2AdjustingSolverParamters.java，从而获得最终入门案例的求解。

修改宏以播放任意页面

自动教程提供如何根据需要修改宏的指南。教程宏的结构设计允许您运行每个案例至特定章节。

例如，为了播放宏 Domestic Fuse 的教程至步骤“可视化体网格”，应完成以下操作：

1. 用自己选择的文本编辑器打开文件 DomesticFuse.java。

2. 使用如下所示块注释注出播放列表部分的以下页面。

3. 保存宏。

4. 开始模拟并运行修改的宏。

使用最后模拟文件

对于提供的每个宏，还提供对应的模拟文件。对于您根据书面教程指南创建的案例，可以使用这些宏和模拟文件检查案例模型树的设置。

由于教程网格通常很粗糙，而且求解器往往运行最小时间步数，因此不建议将教程用于验证或基准检查。制作教程时没有考虑这个目标。

您可以使用这些教程提供的模拟文件，这些教程从加载以前教程模拟的现有模拟文件开始。但是，这些提供文件的名称与教程练习的名称不同。以下表格列出每个适用教程的标题，在该教程开始打开的模拟文件的名称，以及对应的可下载模拟文件的路径和名称。

简介

欢迎使用 STAR-CCM+ 入门教程。在此教程中，您可以探究重要的概念和工作流程。在学习其他资料之前，应先完成此教程。

在本教程中，与在线文档其他章节关联的链接探讨重要概念。例如，为了更清楚地了解教程中的字体改变，应参考排版约定。

该教程是 STAR-CCM+ 培训的有益补充。如需更多帮助，请联系您当地的 CD-adapco 办事处。以下链接提供联系人列表：http://www.cd-

adapco.com/about/locations.html.

此案例是风洞内理想对称钝状体的跨声速流体。

本教程的工作流程包括：

• 导入几何文件。

• 创建多面体网格。

• 设置边界名和类型。

• 定义连续体内的模型，并将其应用至区域。

• 定义区域条件、值和边界条件。

• 运行模拟。

• 后期处理结果。

开始 STAR-CCM+ 模拟

保存和命名模拟

导入几何

可视化已导入的几何

定义边界表面

将零部件分配给区域

设置边界类型

生成网格

选择物理模型

设置初始条件

定义区域连续体

设置边界条件和数值

设置求解器参数和停止条件

可视化求解

监视模拟进度

运行模拟

调整求解器参数并继续

可视化结果

根据切片数据绘图

添加流线

关闭并重新打开模拟

总结

开始 STAR-CCM+ 模拟

开始模拟并熟悉 STAR-CCM+ 用户界面。

1. 利用操作系统的适当指令启动 STAR-CCM+。

初始屏幕短暂显示后，STAR-CCM+ 用户工作区会打开，但不会载入现有的模拟或创建新的模拟。STAR-CCM+ 软件界面是一种功能完备的图形用户界面 (GUI)，它包含窗格和子窗口。下列屏幕截图中显示了一些 GUI 术语。

通过菜单栏可进行应用程序内的操作，某些更重要的操作也可在工具栏内进行。

2. 把鼠标光标悬停在工具栏的任意按钮上。

显示的提示框内含有该按钮功能的简短说明。在此情况下，提示框会显示工具栏的名称。

创建模拟

处理对象

创建模拟

创建模拟是一个新的 STAR-CCM+ 分析的第一步。

STAR-CCM+ 是一种客户端-服务器应用程序，其客户端（用户界面或批解释器）在一个进程中运行，服务器（求解器）在另一个进程中运行。在与客户端相同的设备上，启动一个服务器进程：

1. 通过从菜单栏选择文件 >新建模拟，以开始模拟。

显示创建新模拟对话框。

2. 在创建新模拟对话框中，单击确认。

随即在资源管理器窗格中创建了一个包含模拟对象树的新窗口，其名称为 Star 1。下列屏幕截图显示了该模拟的初始文件夹节点。随着操作继续，其他节点会添加到对象树中。

原资料见附件

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基于DEFORM3D二次开发的塑性成形过程组织演化模拟【文献】

摘要:金属热成形方法可以有效改善产品的综合机械性能,利用有限元模拟可以为控制锻造和产品质量提供理论依据。在Deform3D的热力耦合刚粘塑性有限元模拟技术的基础上,进行了微观组织演化的二次开发,可以扩展有限元软件的组织模拟能力,并利用该方法对20CrMnTi钢镦锻热成形过程进行了计算机模拟,得到了热力参数的分布状况和内部晶粒度变化的规律。通过摇臂轴的镦锻成形模拟证明了组织模拟能够为工艺改进提供理论依据。关键词:刚粘塑性;有限元;晶粒尺寸;显微组织演化;热镦锻中图分类号:TG111.7文献标识码:A文章编号:1007-2012(2005)Sup-0040-041引言高温成形过程中，金属将发生动态和静态再结晶，产生新的晶粒。这种微观组织的演变在很大程度上决定了产品的宏观力学性能\(^{[1-2]}\)。利用热加工过程控制晶粒大小，细化微观组织，是提高产品力学性能的重要手段。因此，研究材料在热成形过程中的宏观力学行为和微观组织的变化，揭示其相互之间的关系，并依据优化工艺参数、设计塑性成形工艺和锻后冷却方案，对解决目前的工艺问题，提高产品质量是很有意义的，同时也是变形过程全面模拟的前沿课题\(^{[3]}\)。有限元数值模拟技术是随着物理模拟设备的完善以及计算机技术的发展而发展起来的。鉴于有限元法是目前唯一能对塑性加工过程给出全面且较为精确数值解的分析方法，本文对材料组织性能所进行的数值模拟均采用该分析方法。数值模拟软件是求解塑性加工问题的一个基本工具。现在市场上已有许多成熟的用于金属塑性加工的商业软件。如DEFORM，MSC.MARC，MSC.SUPERFORM，Dynaform等，但这些软件都只进行宏观变形和温度的分析计算，没有考虑宏观与微观耦合，不具备微观组织演化的模拟和预测功能，或者只具有简单的预测能力，其模型并不一定适合于所考察的问题。本文通过对Deform3D二次开发，将适合于材料的组织模型与成形的热力耦合计算结合，模拟热成形过程中的组织演化。2模型建立材料在热塑性变形中除了应力和应变的变化外，还要发生复杂的微观组织变化，即动态再结晶、静态再结晶、晶粒生长等。研究表明，再结晶的晶粒尺寸和再结晶晶粒百分比，除了和原始晶粒尺寸与微量元素含量有关外，主要取决于变形及冷却过程的温度、应变和应变速率。由于热成形过程的复杂性，很难进行现场测试，而在实验室进行研究，只能得到简单条件下的显微组织与宏观热力参数间的定量关系。通过有限元模拟，可以十分方便经济地获得场量信息，因此可以将有限元用于组织演化的预报和控制。图1给出了用有限元模拟材料热变形过程中微观组织演化的计算流程。在实验室通过热力模拟试验，可以获得材料的准经验数学模型，其经验模型大都是通过试验数据回归获得Avrami形式的数学模型。在对有限元软件开发过程中，将组织模型离散，在每一迭代步中计算，其计算过程如图2所示。把再结晶模型与刚粘塑性有限元程序耦合，即在子程序计算时，首先分析变形过程中的动态再结晶，在实际计算中首先判断再结晶的体积百分数，当X＜0.95时，判断等效应变ε是否大于临界应变ε_c。如果等效应变大于临界应变，则开始计算动态再结晶过程；当动态再结晶分数\(X>0.95\)时，则直接转为晶粒长大的有关计算。把静态再结晶模型与热传导有限元耦合，可以分析卸载后的静态再结晶。Deform3D是由SFTC公司开发的一个体积成形有限元工艺模拟专用商业软件，其用户定义子程序的代码储存在def_usr.f中，有限元主程序通过调用该文件中的子程序，可以计算出用户自定义变量的值。所以关键问题在于该子程序的编写。其中USRMSH子程序包含了有限元计算中所有的变量。通过这个用户子程序，可以修改所有这些变量。该子程序申明如下：SUBROUTINEUSRMSH(RZ,DRZ,URZ,TEMP,DTMP,FRZA,FRZB,EFSTS,EFEPS,TEPS,RDTY,STS,EPS,DCRP,TSRS,DAMG,USRVE,USRVN,ATOM,HEATND,EPRE,VOLT,WEAR,DUM1,PRZA,DUM2,DUM3,HDNS,VF,DVF,VFN,TICF,GRN-SZ,CURTIM,DTMAbC,BCD,NBCDT,NOD,MATR,NBDRY,KOBJ,NUMEL,NUMNP,NDSTART,NDEND,NUMFAC,NUSRVE,NUSRND,NPHASE,ISTATUS,NROUTINE,NONP)其中TEMP为温度,DTMP为该迭代步的温度增量,EFEPS(NUMEL)是等效应变率,TEPS(NUMEL)是塑性应变增量。在子程序中需读入组织模拟需要的以上4个基本参量。对于组织模拟来说,通过USRMSH可以修改以下参量:VF(NPHASE,*):再结晶分数DFV(NPHASE,*):再结晶分数增量DFN(NPHASE,*):静态再结晶分数GRNSZ(*):晶粒尺寸3实例分析扇形齿轮摇臂轴广泛应用于汽车等各种机动车的发动机、转向系统、循环球方向系统。由于在工作时受力复杂,工作环境恶劣,要求摇臂轴有较高的力学性能。因此对其热成形过程中的组织演化过程进行模拟,指导工艺有着重要的意义[4,5]。摇臂轴采用一步成形,材料采用20CrMnTi,模具材料为5CrNiMo。因为工件为平面对称,所以,取其1/2进行模拟,坯料划分为52111个六面体单元,共7085个节点,上模1918个单元,下模5823个单元。坯料的材料为20CrMnTi,其组织模型如下所示:将组织数学模型离散化,通过修改USRMSH子程序获得了模拟结果。图3是模拟使用的模型图。反映材料热成形过程的主要特征参量为温度场(见图4)、应变与应变速率分布(见图5、图6)等。而热成形过程中材料内部显微组织的变化,可由再结晶程度和晶粒度大小来说明(图7和图8)。图中坯料内的温度场与图中应变与应变率的等值线分布符合塑性加工过程中热力因素的变化规律。由图7可以看出,在这种等效应变分布条件下坯料内各区域都发生了不同程度的再结晶。4结论采用热力耦合刚粘性有限元微观组织模拟技术,对20CrMnTi结构钢摇臂轴镦锻成形进行了模拟研究,所得到的有关场量信息符合变形规律。数值模拟结果表明,有限元组织模拟可以为摇臂轴热成形工艺的实施及产品质量的控制,生产合格产品提供理论依据。原资料见附件免责声明：本页面/内容部分素材来源于互联网公开信息，旨在传递更多信息，不代表本平台立场。版权归原作者或机构所有，如涉及侵权，请通过平台联系我们，我们将在核实后第一时间处理。本平台对转载内容的真实性、准确性不作任何保证，用户需自行判断并承担使用风险。

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基于DEFORM3D二次开发的塑性成形过程组织演化模拟【文献】

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