Jmatpro

nullJMatPro——Java-based Materials PropertiesJMatPro——Java-based Materials Properties A Unique Software for Materials Properties Simulation 独一无二的金属材料相图计算与材料性能模拟软件 上海中仿信息科技有限公司JMatPro介绍及应用实例JMatPro介绍及应用实例一、软件简介 二、软件功能 三、计算原理与准确性讨论 四、软件应用范围、特点与发展展望一、软件介绍 一、软件介绍 1、什么是JMatPro JMatPro 是一套功能强大的金属材料相图计算与材料性能模拟软件。被广泛用于航空航天、船舶制造、机械制造等行业中。 JMatPro可用来计算金属材料的多种性能。它是一个基于材料类型的软件，不同的材料类型有不同的模块。 材料类型包括镍基超合金、铝合金、镁合金、钛合金、钢铁(不锈钢、高强低合金钢、铸铁)以及锆合金等。 null材料类型： 铝合金 镁合金 钢铁(铸铁、通用钢、不锈钢) 镍基超合金 镍铁基超合金 单晶 钛合金 锆合金 Thermotech Ltd. And Sente Software LtdThermotech Ltd. And Sente Software LtdThermotech Ltd. was started in 1990 and, from the outset, has been involved with computer modelling of complex materials used by Industry. Centered initially on the production of thermodynamic databases for the prediction of equilibrium and non-equilibrium structures, work now in progress is aimed at developing the capability to predict a wide range of physical and mechanical properties for complex alloys. This work has led to the development of a new software product JMatPro, the development of which has been funded by an international consortium of companies and institutions. 英国Thermotech Ltd成立于1990年，公司成立之初便开始致力于复杂工业材料的计算机模拟计算。公司成立初期的核心业务是开发预测平衡与非平衡材料组织的热力学数据库。经过十几年的发展，公司现在的研究重心已转换为开发复杂合金的物理性能与机械性能的模拟计算。所有的研究结果现在是通过JMatPro软件的开发来得以运用，而且JMatPro的研发已经获得了国际公司及协会组织的资金支持。Thermotech Ltd. And Sente Software LtdThermotech Ltd. And Sente Software LtdSente Software Ltd. is a sister company to Thermotech and was created in 2001 to take responsibility for the long term commercial development of JMatPro. It now leads the development of the new scientific capabilities in JMatPro alongside with the development of its powerful graphical user interface. Sente Software公司是Thermotech的姊妹公司，成立于2001年，专门负责JMatPro的商业化运行。现在公司通过发展其强大的界面绘图功能增加了JMatPro科学绘图能力。 获取更多介绍：www.sentesoftware.co.uk null Development of JMatPro supported by a Consortium of 14 Companies 支持JMatPro软件发展的资金来自于下面14个公司Alstom Technology Ltd., Baden-Dättwil, Switzerland, Corus Ltd., Teesside Technology Centre, U.K. Carpenter Technology Corp., Reading PA, U.S.A. DERA, Farnborough, U.K. GE Aircraft Engines, Cincinnati OH, U.S.A. Howmet Corporation, Whitehall MI, U.S.A. KAPL inc., Schenectady NY, U.S.A. Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge TN, U.S.A. Rolls-Royce plc., Derby, U.K. Sandia National Laboratory, Alberquerque NM, U.S.A. Siemens Westinghouse Power Corporation, Orlando FL, U.S.A. Special Metals Corporation, Huntington WV, U.S.A. U.E.S. Software Inc., Annapolis MD, U.S.A. United Technologies Research Center, East Hartford CT, U.S.A.上海中仿信息科技有限公司上海中仿信息科技有限公司 中仿科技是专业从事信息化软件以及咨询服务的提供商，业务包括工程咨询服务以及企业信息化软件的集成和实施。其领域服务涉及教学科研、机械工业、土木工程、材料科学、生物医学、航空航天、 汽车、电子产品、虚拟仪器等多个行业。 中仿科技是JMatPro大中华地区(包括香港、澳门、台湾)独家代理商，负责JMatPro中国地区的技术支持、市场销售活动及培训服务。 公司目前代理的材料及材料加工相关软件有： JMatPro、Dynaform、Deform、Fastform等。 公司网址：www.CnTech.com.cn 仿真科技论坛：www.simwe.com 二、软件功能二、软件功能稳态和亚稳态的相平衡计算 凝固性能计算——用于铸造模拟 热物理及物理性能计算 机械性能计算 相转变——金属热处理 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 null计算功能：1、稳态和亚稳态的相平衡计算1、稳态和亚稳态的相平衡计算 ←随温度变化的相平衡计算 ←随成分变化的相平衡计算 ←总括计算（成分变化） ←简单计算（固定温度和成分） ←亚稳相计算（铝合金模块） 热力学计算结果信息： 随温度变化的相分布图、随成分变化的相分布图、单相分布、元素在各相中的分布、固定温度相分布、吉布斯自由能、熵、焓、粒子活性、热容等。1.1 随温度变化的相图计算1.1 随温度变化的相图计算1.1.1 单相元素组成1.1.1 单相元素组成1.1.2 元素在各相中的分布1.1.2 元素在各相中的分布1.1.3 固定温度下的相组成1.1.3 固定温度下的相组成1.1.4 各元素平均自由能1.1.4 各元素平均自由能1.1.5 粒子活性（活 度）1.1.5 粒子活性（活 度）1.1.6 热 容1.1.6 热 容1.1.7 焓1.1.7 焓1.1.7 吉布斯自由能1.1.7 吉布斯自由能1.1.8 熵1.1.8 熵600℃时3310随Cr含量变化的相图600℃时3310随Cr含量变化的相图1.2 随成分变化的相图计算1.3 铝合金亚稳态相图计算1.3 铝合金亚稳态相图计算1.3.1 GP相1.3.1 GP相2、凝固性能计算——用于铸造模拟2、凝固性能计算——用于铸造模拟 随温度变化的： 固相分数、液相分数、密度、摩尔体积、体积变化、热膨胀系数、导热率、电阻率、导电率、杨氏模量、体积模量、剪切模量、泊松比、液体粘性、液体扩散系数、焓、比热、潜热等。2.1 凝固模拟实例（3104铝合金）2.1 凝固模拟实例（3104铝合金）2.1.1 固相分数2.1.1 固相分数2.1.2 液相分数2.1.2 液相分数2.1.3 摩尔体积2.1.3 摩尔体积2.1.4 体积变化2.1.4 体积变化2.1.5 热膨胀系数2.1.5 热膨胀系数2.1.6 导热率2.1.6 导热率2.1.7 电阻率2.1.7 电阻率2.1.8 导电率2.1.8 导电率2.1.9 杨氏模量2.1.9 杨氏模量2.1.10 体积模量2.1.10 体积模量2.1.11剪切模量2.1.11剪切模量2.1.12 泊松比2.1.12 泊松比2.1.13 液体粘性2.1.13 液体粘性2.1.14 液体扩散性2.1.14 液体扩散性2.1.15 焓2.1.15 焓2.1.16 比热2.1.16 比热2.1.17 潜热2.1.17 潜热3、热物理及物理性能计算3、热物理及物理性能计算热物理及物理性能计算以热力学性能中的相图为基础。 输出信息包括： 随温度或成分变化的相分布、密度、摩尔体积、热膨胀系数、线性膨胀、导热率、电阻率、导电率、杨氏模量、体积模量、剪切模量、泊松比、液体粘性、液体扩散性、焓、比热 Gamma/Gamma′失配：点阵参数、晶格错配曲线（镍基超合金、镍铁基超合金、单晶） 堆垛层错能（通用钢、不锈钢、镍基超合金、镍铁基超合金、单晶）←普通性能计算 ←扩充性能计算 ←动力学相模拟 ← Gamma/Gamma′失配 ←堆垛层错能计算3.1 普通性能计算3.1 普通性能计算3.2 扩充性能计算3.2 扩充性能计算3.2.1 线性膨胀3.2.1 线性膨胀3.3 动力学相模拟计算3.3 动力学相模拟计算3.4 Gamma/Gamma′错配——晶格常数3.4 Gamma/Gamma′错配——晶格常数3.4 Gamma/Gamma′错配——晶格失配3.4 Gamma/Gamma′错配——晶格失配3.5 堆垛层错能计算3.5 堆垛层错能计算4、机械性能计算4、机械性能计算输出图表信息包括： 硬度、屈服强度、抗拉强度随晶粒尺寸变化曲线，高温强度随温度变化曲线 蠕变曲线、断裂寿命曲线 应力-应变曲线（真应力、工程应力）不锈钢、镍基合金可计算的性能包括：强度与硬度、高温强度、蠕变 通用钢可计算的性能包括：端淬性、高温强度 钛合金金可计算的性能包括：强度与硬度、高温强度4.1 强度与硬度4.1 强度与硬度4.2 应力-应变曲线4.2 应力-应变曲线4.3 高温强度4.3 高温强度4.3.1高温状态下的应力-应变曲线4.3.1高温状态下的应力-应变曲线4.4 蠕变计算4.4 蠕变计算4.5 端淬性4.5 端淬性5、相转变——金属热处理设计5、相转变——金属热处理设计TTT、CCT曲线（铝合金、铁合金、镍基合金、钛合金） 等温转变（铝合金） 能量转变（铁合金、钛合金） 淬火性能（通用钢） 马氏体转变（不锈钢） 晶粒长大（镍基合金） 连续冷却模拟（钛合金）5.1 TTT曲线5.1 TTT曲线5.2 CCT 曲线5.2 CCT 曲线5.3 铝合金等温转变曲线5.3 铝合金等温转变曲线5.4 .1 铁合金能量转变5.4 .1 铁合金能量转变5.4 .2 钛合金能量转变5.4 .2 钛合金能量转变5.5 通用钢淬火性能（3310）5.5 通用钢淬火性能（3310）5.5.1 屈服强度5.5.1 屈服强度5.5.2 抗拉强度5.5.2 抗拉强度5.5.3 硬度5.5.3 硬度5.5.4 淬火过程中相转变5.5.4 淬火过程中相转变5.6 马氏体转变（不锈钢430F）5.6 马氏体转变（不锈钢430F）5.7 晶粒长大（镍基合金）5.7 晶粒长大（镍基合金）5.8 连续冷却模拟（钛合金）5.8 连续冷却模拟（钛合金）6、不锈钢抗孔蚀性6、不锈钢抗孔蚀性7、实用功能（Utilities）7、实用功能（Utilities）7.1 转换工具7.1 转换工具7.2 马氏体转变与硬度7.2 马氏体转变与硬度7.3 应力-应变曲线7.3 应力-应变曲线8、各种合金模块可计算性能8、各种合金模块可计算性能null8.1 铝合金可计算的性能null8.2 镁合金可计算的性能null8.3 铸铁可计算的性能null8.4 通用钢可计算的性能null8.5 不锈钢可计算的性能null8.6 镍基、镍铁基合金可计算的性能null8.7 单晶可计算的性能null8.8 锆合金可计算的性能三、计算原理与准确性讨论三、计算原理与准确性讨论 动态物理模型的建立 强大的金属材料数据库 广泛且经实验验证的计算结果nullModelling properties and behaviour: JMatPro 材料性能模拟： JMatPronull 3.1 Thermodynamic Calculations: Background 热动力学计算原理Basic equation for the Gibbs Energy of a multi-component Solution Phase 多元合金固溶相吉布斯自由能基本方程Gibbs energy of pure components 纯组元的吉布斯自由能Ideal entropy 理想状态下的焓Interaction terms(Based on pairwise interactions) 相互作用项（基于两两之间相互作用）null3.2 Phase Transformation Kinetics:Model 相转变动力学模型:(用于钢的) General Equation for TTT calculation is after Kirkaldy et al. (TTT计算的一般方程： Kirkaldy et al.) = 2(G-1)/2,  is an empirical coefficient, G is the ASTM grain size, D is an effective diffusion coefficient, T is the undercooling, q is an exponentnull dependent on the effective diffusion mechanism and x is the fraction transformed. ( = 2(G-1)/2, 是一个经验系数，G是晶粒尺寸，D是有效扩散系数， T 是过冷度， q 是一个取决于有效扩散机制的指数。 X是转变的百分数) null3.2. 1 Martensitic transformations 马氏体转变 null3.2.2 Phase Transformations (TTT/CCT diagrams) 相转变（TTT/CCT相图）Calculated TTT diagrams for U720 and U720LI with experimental results of Keefe et al. superimposed.对U720 和 U720LI 所计算的TTT曲线与Keefe et al. 的实验结果比较null3.2.2 Phase Transformations (TTT/CCT diagrams) 相转变（TTT/CCT相图）718nullCalculated TTT diagram for the single crystal alloy RR2071 with experimental results of Rae at al. superimposed3.2.2 Phase Transformations (TTT/CCT diagrams) 相转变（TTT/CCT相图）RR2071合金计算的TTT曲线与Rae at al.的实验结果的比较null3.2.3 Phase Transformations (g/gcoarsening) 相转变（ γ/γ晶粒的长大 ）晶粒的计算长大率与实验得到的长大率的比较null3.3 Background to Property Calculations 物理/热物理性能计算背景知识Property of a Solution Phase 固溶相性能Property of pure components 纯组元时的性能Interaction terms(Based on pairwise interactions) 相互作用项（基于相与相两两之间相互作用） null3.4 Mechanical Properties 机械性能Two types of strengthening mechanism are treated. 可考虑两种强化机制 Solid solution strengthening. 固溶强化 Particle strengthening. 第二相粒子强化null3.4.1 Mechanical Properties (Precipitation Hardening) 机械性能（析出强化）The yield strength of an alloy hardened by g’ particles can be given by the equation below for small particles 微小γ‘粒子对合金的屈服强度的强化效果可用以下方程来衡量YS0 and YS1 = yield stress of the matrix and alloy M = Taylor factor b = burger’s vector nullA = shape dependent constant d = ppt. diameter τ = line tension of a dislocation f = vol fraction γ' γ = APB energy YS0 和 YS1 = 晶格屈服强度和合金屈服强度 M = 泰勒系数 b = 柏氏矢量 A = 形状因子常量 d = 析出粒子直径 τ= 位错的线张力 f = γ‘体积分数 γ = APB 能量nullFor larger particles the equation below can be used 对于大尺寸的粒子，强化效果用下面方程来衡量 ω = constant that accounts for repulsion of dislocations within the precipitates (essentially an empirically adjustable parameter). ω =一个表明析出物内部位错间斥力的常数（实质上是一个经验系数）3.4.1 Mechanical Properties (Precipitation Hardening) 机械性能（析出强化）null3.4.2 Mechanical Properties 机械性能屈服强度的计算值与实验值的比较null3.4.3 Comparison of Mechanical Properties for Ni-based Superalloys 镍基超合金机械性能实验与计算值的比较null3.4.4 Ageing Response of a Ni-based Superalloy (combining coarsening and pptn hardening) 镍基超合金时效效应（综合晶粒长大和析出强化）null3.5 High Temp Mechanical Properties (creep)高温机械性能（蠕变）General Creep Equation蠕变一般方程A = Material constant D = effective diffusion coeff SFE = stacking fault energy G = shear modulus b = burger’s vector σ = applied stress σo = back stress E = Young’s modulus m = 3 n = creep exponent nullA = 材料常数 D = 有效扩散系数 SFE = 层错能 G = 剪切模量 b = 柏氏矢量 σ = 外加应力 σo = 背应力 E = 杨氏模量 m = 3 n = 蠕变指数null3.5.1 High Temp Mechanical Properties (creep)高温机械性能（蠕变）蠕变率的计算值与实验值的比较nullAs rupture strength is an alternative design criterion in many practical cases, the calculation procedure has been extended to include this property by using an inverse relationship between stress rupture life and secondary creep rate 在许多实际情况中，断裂强度是一个可供选择的设计 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。我们的软件现在已经能够计算蠕变强度，这是通过利用蠕变断裂应力与蠕变率的对立关系间接得到的。3.5.2 High Temp Mechanical Properties (creep)高温机械性能（蠕变）nullComparison between experimental and calculated 1000hr rupture strengths for various wrought Ni-based superalloys3.5.3 High Temp Mechanical Properties (creep)高温机械性能（蠕变）成分不同的各种镍基超合金1000小时断裂强度实验值与计算值的比较。nullComparison between experimental and calculated rupture life for various single crystal superalloys3.5.4 High Temp Mechanical Properties (creep)高温机械性能（蠕变）各种单晶超合金断裂寿命的实验值与计算值的比较。nullThe creep calculations have been combined with the earlier low temperature yield stress calculations to model the flow stress of Ni-based superalloys at raised temperatures. 蠕变计算已经综合了早期低温屈服应力计算，用来模拟镍基超合金随温度升高时的流体应力。3.6 High Temp Mechanical Properties 高温机械性能nullThe decay in RT yield stress with is well matched using an equation of the following type 高温情况下，室温屈服应力的衰减与下面方程所给出的结果相吻合。 where α and β are constants directly related to σRT and the value of Q, which is determined empirically through regression analysis. 3.6 High Temp Mechanical Properties 高温机械性能null在这里，α和β 都是与室温强度σRT 和激活能Q值直接相关的常量。Q值的大小一般是通过回归分析凭经验来确定的。nullAs the temperature is raised to high levels the alloy will yield via creep when the strain rate of the mechanical test is equal to or slower than the creep rate at the testing temperature. 当温度升到较高的 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 温度下，试验机的拉伸速率等于或小于蠕变速率时，合金将发生蠕变屈服。 This can be combined with the previous relationship3.6 High Temp Mechanical Properties 高温机械性能nullto give mechanical properties from RT to the melting point 把蠕变效应和其它因素结合起来，这样我们就可以给出从室温到材料熔点区间范围内材料的机械性能。nullComparison between experimental and calculated yield stress for Nimonic 75 and 105 as a function of temperature.3.6 High Temp Mechanical Properties 高温机械性能75和105镍基合金实验与计算情况下强度随温度的变化的比较nullComparison between experimental and calculated yield stress at for various wrought superalloys and pure Ni between RT and 1000ºC. 不同质量百分数的超合金以及纯镍在室温和1000ºC时,屈服应力的实验与计算值的比较3.6 High Temp Mechanical Properties 高温机械性能3.7 更多计算原理信息3.7 更多计算原理信息3.7 更多计算原理信息3.7 更多计算原理信息 D:\Program Files\JMatPro-4.0\docs\pdf www.sentesoftware.co.uk About us - Profile - Bibliography（参考书目） 3.8 JMatPro与实验3.8 JMatPro与实验模拟计算不等于替代实验 模拟计算可减少实验次数 模拟计算能预测材料性能变化趋势，从而可帮助科研人员快速准确的设计实验 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 ，通过几组数据验证模拟结果便能得到各种准确的材料性能，从而可以大量的减少实验费用，缩短项目开发时间！3.9 JMatPro、实验、查资料准确性讨论3.9 JMatPro、实验、查资料准确性讨论JMatPro理想状态下的计算结果可能与特定实验条件下测试的结果存在小的偏差。 实验过程中也可能因实验环境、人为因素、设备因素等造成实验结果与真实的材料性能存在一定的偏差。 大部分资料库所给出的材料性能都是在一定实验条件下测出的，而且合金成分与对应的材料性能在某一范围内变化，从而影响了数据使用的准确性四、软件应用范围、特点与发展展望四、软件应用范围、特点与发展展望1、应用范围1、应用范围能为许多材料成型CAE软件提供材料性能参数（如：Procast、Dynaform、Deform等） 辅助科研人员进行合金设计 辅助科研人员进行材料加工工艺设计（如铸造、锻造、挤压等） 辅助科研人员进行热处理与焊接工艺设计 预测材料材料各种性能，从而可以大量节省项目时间与实验费用（尤其是高温性能） 可为金相测试与计算、热力学计算等基础研究提供参考 …………………………null2、 JMatPro软件特点1、快速而正确的计算能力JMatPro是以强大而稳定的热力学为核心技术和计算基础的。所有物理模型的建立都经过了广泛的验证，以确保材料性能计算的准确性。 JMatPro运算速度非常快，通常能在一分钟之内完成。 快速运算的最直接的优势是，多个用户可以只需要购买Single-user 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 ，就可以在自己的终端做自己想要的计算。null2、值得信赖的预测能力 JMatPro准确的计算能力同时也给用户预测材料的性能 带来极大的方便，特别是给研发人员带来了方便。用户在计 算性能之后，只需选几组数据进行检验即可。null3、操作界面简单、明了 JMatPro的操作界面简单明了，用户使用起来非常方 便，十分容易上手。为用户节省了宝贵的时间，为用户 的工程项目赢得了时间。 null4、强大的资料管理及资料存储性能 用户可以很方便的存储自己的计算结果，图形，表格或数据。用户可以根据自己的需要设计计算参数。 3、JMatPro软件用户3、JMatPro软件用户 自2001年推出JMatPro到现在，我们在全球已经有100多家用户，这些用户主要分布在美国和欧洲 。 JMatPro的部分用户 Ford，General Motors，Honda R&D Techigi，Rolls-Royce，Allvac，Boeing, Simens 等公司 Hiroshima University，Imperial College，Portland State University 等大学 Oak Ridge National Laboratory，Edison Welding Institute 等研究单位 4、发展展望4、发展展望Work on JMatPro never stops! JMatPro的工作从不停止！ We are constantly Improving the models we are using. Extending the existing properties to other materials. Introducing new properties. 我们仍坚持不懈 改进我们的计算模型 增添新的材料类型 增添新的材料性能联系我们联系我们 中仿科技有限公司 地址：上海市徐汇区凯旋路3500号华苑大厦 2号楼11层A座 邮编: 200030 全国统一客户服务热线：400 888 5100 电话： 021-64391516 传真： 021-64391506 网址： http://www.CnTech.com.cn 邮箱： info@cntech.com.cn