材料数据库:支持CAE模拟，与不断发展的技术保持同步

这篇关于创新智慧的特邀文章由Key to Metals AG首席运营官尼尔·鲍曼撰写。Total Materia by Key to Metals是世界上最全面的材料数据库，拥有超过380,000种材料的超过1000万条属性记录。Total Materia可通过牵牛星伙伴联盟获得。bob游戏下载大全

介绍

准确的材料性能信息对于工程计算和模拟的重要性，如CAE(计算机辅助工程)和FEA(有限元分析)，怎么强调都不为过。结构钢的传统力学性能，如屈服强度、抗拉强度、硬度和延展性在室温下的变化可能超过10倍，这取决于合金元素的变化、热处理和制造。即使在工作温度上有一个温和的变化，性能的变化也会变得更加深刻，并且对某些组合金的典型性能值进行近似可能会导致非常严重的错误。

服务于工程设计流程

关于材料及其特性的信息可以用于各种工程活动，但有三个典型的使用案例可以被强调:

• 从一组必需的性能和条件开始选择材料
• 在大量或少量的材料中选择最好的替代材料
• 提取已定义材料的详细属性信息。

第一个用例可能相对简单。这可以通过结合各种机械和物理性能来定义材料需要满足的条件来实现。可选地，一些合金元素的含量，或者，在逆向工程的情况下，完全的化学成分也可以指定。结果，得到的材料列表可能有几个或多达几百个材料。

第二个用例可能出现在工作流中，或者在第一个用例之后，或者独立出现。它意味着从一组材料开始，然后比较和分析它们的特性，以便为给定的应用找到最方便的材料。材料可以以多种方式进行比较，从并排的整个材料属性数据集，到在一维或二维中比较选定的属性，再到比较各种曲线和多点数据。例如，在Total Materia中，可以使用交叉参考表、专利SmartCross算法或Equivalence Finder进一步探索替代材料。

在模拟工作流中，第三个用例可以在第二个用例之后出现，也可以独立出现。感兴趣的材料属性可以根据应用高度多样化，本博客下面的部分描述了一些与成型相关的材料属性。

应用案例:成形模拟材料特性信息

除了不同温度下的线性力学和物理性能，非线性和塑性性能对于精确模拟成形尤为重要。不幸的是，这种先进的力学性能信息通常很难找到，因为普遍缺乏公开的实验数据，特别是在考虑了各种温度和变形速度的条件下。

为了解决这个问题，在数据库开发的过程中，例如Total Materia，已经获得了2200多个数据资源，从相对较大的数据集合到60多年前的单个论文，再到最近的文章。此外，还开发了一套专有的方法，用于整合来自世界各地不同实验获得的原始数据，包括一套特定的算法，用于数据选择、处理和评估五个高级属性模块。

得到的数据库包含超过12000种材料的直接应力-应变曲线和成形性数据，并每月更新。

未来就是现在……

扩展Range在CAE分析中的越来越多的使用导致了与CAE软件的某种集成形式的需求的增加。虽然这种集成的实现及其复杂程度可能依赖于许多技术和合同问题，但为了为CAE工程师提供更高水平的准确性和节省时间，最近开发了一些更简单的解决方案。

因此，用户可以获得一个可以直接在求解器中使用的文件，这代表了一个松散的集成，基于文件交换。通过使用API，可以实现与CAE工具的更强集成，用户可以在CAE软件本身内编程和使用Total Materia数据和功能，也可以自动更新CAX软件环境的内部数据库

总结

由于对精确可靠的材料性能数据的需求不断增长，这些数据可用于复杂的CAE分析和模拟，Total Materia数据库近年来经历了动态发展，其中包括越来越多的记录和材料，应力应变曲线和成形性数据，材料比较和选择的新性能和工具的引入，以及与CAE软件集成的可能性。

除了进一步增加数据，特别是高温数据，以及新的搜索功能，正在进行的和未来的开发集中于进一步集成到设计工作流程中，或与CAX软件和仿真工具，或与更广泛的PLM和ERP系统，并实现新的交换格式，为工业4.0所需的集成级别做准备。