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CAE联盟论坛精品讲座系列三大冲压仿真软件AutoForm/DynaForm/PAM-STAMP综合对比主讲人阿毅CAE联盟论坛—总版主目前市面上有多款冲压仿真软件，比如国外的AutoForm、DynaForm、PAM-STAMP、JSTAMP等等，国内华中科技大学的FASTAMP等都得到了较广泛的应用；笔者就目前商用化最好的三款软件：AutoForm、DynaForm、PAM-STAMP在快速展开、重力、拉延、切边、回弹等几个主要的仿真领域进行测试，对操作界面、难易程度、展开尺寸、计算时间、计算后尺寸、厚度、回弹尺寸等方面进行对比，以综合评估这三款软件的差异。（笔者接触PAM-STAMP7年、DynaForm6年、AutoForm1年）测试平台操作系统：windows7SP1_X86CPU：IntelQ620M（双核4线程，测试使用单核双线程）测试软件平台(32bit)：AutoFormR3V4.5DynaForm5.8LS-DYNALS971_R5.1.1PAM-STAMP2011.0仿真相关数据及设置标准：材质：所有案例材质均采用HC260LAD，厚度1mm：详细数据见附表。工具网格：最大10mm，最小尺寸0.1mm，弦高差0.05板材网格：均匀网格大小为3mm，网格细化层数为2闭合速度：压边：2m/S拉延：5m/S（AutoForm压边1拉延2）摩擦系数：0.045积分层数：7终止条件：自动终止定位：自动定位时间步长：各软件自动拟定前处理细节对比三个软件的前处理界面各有特色，AutoForm是基于零件设计流程化、向导式界面，而DynaForm则基于模具设计及零件设计传统界面与向导式界面的结合体，PAM-STAMP则是标准的Windows界面程序；三个软件的模面网格划分都是自动化的，但PAM-STAMP对碎面较多的IGES的处理能力要优于AutoForm和DynaForm，整体来说，只要参数设置合理，都可以得到比较好的网格；从IGES和网格输入输出上，DynaForm更灵活一些，比如导入的IGES含有多个层（多个模面）会自动分层，而AutoForm和PAM-STAMP不会自动分层，需要手动操作，比较麻烦；网格输入上，AutoForm会对输入的网格进行重划分，而DynaForm也PAM-STAMP可以比较好的支持Nastran网格等；三个软件都可以对3D边界曲线进行IGES输出；对称条件设置DynaForm有些问题，不能定义任意角度，只能对XY等标准方向进行设置，而AutoForm和PAM-STAMP可以任意角度设置，但PAM-STAMP添加对称面过程比较复杂；零部件定位，AutoForm是预先可视化自动进行的，DynaForm跟AutoForm比较类似，在多工序或者多工步的时候，只能预先设置位置，不能在第二步自动的接触定位；PAM-STAMP可以多工步自动定位，但是不是实时的（求解器自动定位）但功能上可以实现多工步模具的自动定位，（比如，计算完一步后，第二步的模具自动落在板料上，而不是从开始定义的位置进行移动）；工序工步设置过程，AutoForm比较简单，自动化程序较高（基于单一曲面片，适合于零件设计分析流程，而模具设计流程则需要单独处理一下），DynaForm的自动设置自5.7版本之后也日趋完善（零件设计分析流程和模具设计分析流程兼顾），PAM-STAMP自动设置过程比较繁琐，要求设置人员对软件的手动设置过程比较了解，因为有很多地方只能手动设置或自定义宏命令(这个也很繁琐）；计算终止条件，三个软件都可以实现用时间、距离、厚度等多种条件的计算终止设置，其中PAM-STAMP可以用多个条件进行控制且比较灵活，而AutoForm和DynaForm只能使用一个；但PAM-STAMP的料厚终止探测不是很好，经常提前终止，AutoForm和DynaForm要好一些；求解器细节对比求解器对CAE软件的应用者来说，是一个黑盒子，PAM-STAMP在求解器再计算过程中可以随时点击菜单输出结果，AutoForm、DynaForm则只能预先定义，不能随时输出；在计算完成后，如果需要上模还要往下压一段距离，AutoForm和DynaForm只能重新设置参数，重新计算，而PAM-STAMP可以在现有计算结果之上进行计算，无需重新分析；后处理鞋机对比后处理，对于大部分结果的输出，3个软件都可以做到，比如厚度、应力应变、设备吨位预测等差别不大；从操作上讲PAM-STAMP更简易一些，AutoForm和DynaForm类似；整体功能表一览（冲压相关）从目前最新版本看，在冲压领域，三个软件都可以做到全工位的和完整工序的分析；3个软件本地化做的最好的是DynaForm，软件和帮助都已经汉化，AutoForm和PAM-STAMP都是英文的，目前还没有官方汉化版本；从易用性上讲，AutoForm和DynaForm相差不大，而PAM-STAMP对人的要求相对较高；三个软件都可以进行回弹补偿，但是PAM-STAMP的曲面补偿是第三方软件完成的，要想得到最终的曲面还得买其他的软件，而AutoForm和DynaForm则不需要；下面会重点对比测试零件展开、重力、拉延、切边、回弹等五个常用的功能进行综合测试，使用相同的材质和工艺参数条件，然后对比起结果的差异，本次测试的仅代表软件的计算结果，不代表与实际的物理现实的差距，仅用于软件研究和测试；测试1：坯料快速展开（反求）三个软件都有对零部件的反求模块，也就是AutoForm的ONESTEP，DynaForm的MSTEP，PAM-STAMP的inverse模块；用于对零部件的快速展平，以优化落料或料带设计；下面对3个软件的功能进行综合测试：测试数据为：NumiSheet2008BM2_00_SRAIL_REFERENCE_GEOMETRY.igs总结：三个软件都有快速反求模块，用于坯料的快速展开，其中DynaForm的速度和功能比AutoForm和PAM-STAMP丰富一些，DynaForm能够自动输出轮廓边线，其他2个软件需要手动输出，不过都比较方便，耽误不了多少时间；展开的边线3个软件相差不大，PAM-STAMP和DynaForm更接近一些，这个与求解器的类型有关，这里不得不说一些DynaForm用的的求解器MSTEP为华中科技大学开发的，是国内为数不多的CAE领域的软件是搭配在DynaForm中，值的称赞！下表为AutoForm、DynaForm、PAM-STAMP展开计算结果：三个软件的结果基本一致，其中红色线为AutoForm的结果，蓝色重合部分为DynaForm和PAM-STAMP的结果（2个重合了）；快速展开还可以定义约束点等功能，在AutoForm、DynaForm、PAM-STAMP等中可以进行类似的操作，本次测试就不再一一详述；AutoForm和DynaForm还有对展开坯料的料带布局、材料利用率、价格计算等辅助功能，而PAM-STAMP就没有类似的功能了；总之，相对而言，AutoForm和DynaForm的在坯料快速展开这个方面，要比PAM-STAMP功能更好一些，尤其是DynaForm是中文版的，国人开发的MSTEP求解器也很给力，所以可应用性比较好，目前DynaForm还支持分步展开，这个也是3个软件中独有的；测试2：重力测试测试题目DynaForm自带的fender例子，DynaForm和PAM-STAMP使用同样的网格（nas），AutoForm使用默认网格（AF输入nas网格后，使用和原网格大小差不多的设置条件）；AutoForm不支持直接利用第三方网格，导入的模面NAS网格文件会直接变成三角网格，对于板料仅是抓取了输入数据的边线，所有的板材网格都是AutoForm自己生成的；在计算速度上，AutoForm最快，这个也是业界公认的，PAM-STAMP和DynaForm计算时间基本一致。计算精度上，AutoForm和DynaForm基本一致，详细看下页图片（DynaForm显示的是位移的绝对值，这个有些问题）PAM-STAMP的结果与前两者略有差距；下表为AutoForm、DynaForm、PAM-STAMP重力计算结果：测试3：拉延测试使用NumiSheet2008BM2案例，进行LC3的分析，摩擦系数为0.045，压边力为400KN；从计算速度看，AutoForm无愧于速度之王的美誉，计算速度完胜其他2个软件；DynaForm采用的LS971_R5.1.1的求解器，此版本的求解器计算速度比LS971_R3.2.1慢很多，后者只需要前者50%的时间，此问题在LS971_R6系列的求解器中得到解决，计算效率估计可以提高100%；PAM-STAMP的计算速度速度也是一般，没有太明显的变化；从应变看，AutoForm计算结果应变比较小，而其他2个软件略大，从FLD上看从区域看，AutoForm和DynaForm比较接近，而PAM-STAMP比较离散，PAM-STAMP的计算结果容易产生破裂风险，且区域与AutoForm和DynaForm有较大出入；从PUNCH受力上看，3个软件的计算结果差异不大，基本一致；从厚度上看，AutoForm和DynaForm比较接近，而PAM-STAMP的最小值偏小；3.1PUNCH受力（单位：KN)3.2FLD曲线对比点击图片查看大图测试4：切边三个软件都可以支持切孔、修边、开工艺口（破裂刀）的模拟，其中PAM-STAMP的设置最简单，无需指定开口的类型，由软件自动判断，而AutoForm和DynaForm必须由人工指定开口类型（2个软件的类似程度很高，不知道谁是原创：））；三个软件都支持在多工步计算中自动修边，但PAM-STAMP没有单独的修边工序；下面为结果截图：测试5：回弹测试三个软件都可以对修边前后的工件进行回弹的模拟，结果如下：设置过程：三个软件的回弹设置都相对不是很复杂；计算速度：AutoForm最快；PAM-STAMP次之，DynaForm最慢（LS971R6之后会有改善）约束：三个软件都支持无约束回弹，也都支持节点约束和物理点坐标约束（DynaForm5.8之后才支持）计算结果：使用同样的点约束设置，3个软件的结果差异性较大，这个也是回弹计算的特点，这也是笔者不再进行回弹补偿测试的原因，如果连回弹都不准确，补偿就更谈不上了，回弹补偿的流程3个软件都基本一致，只是PAM-STAMP需要单独的软件映射曲面罢了；通过以上的测试结果，三个软件都可以非常方便稳定的对全工序的冲压过程进行模拟分析，从计算效率上讲，AutoForm无愧于速度第一的美誉，目前确实是其他2款软件没法比拟的，从设置过程看，AutoForm和DynaForm的自动化程度要高一些，PAM-STAMP的设置方法已经好多年没有变化了，设置比较繁复，且很多时候都需要手动修订，从计算结果看，AutoForm的计算结果相对其他2款软件，其应变偏小，结果看起来更理想，而PAM-STAMP则容易出现破裂，失效风险更大（同等设置条件），所以在日常应用时，3个软件的设置参数需要进行积累和微调，不能以一个标准进行分析；冲压过程的分析也需要积累和标准化的，不同零件及工况需要不同的设置参数，材料数据的积累也很重要，这些都需要应用部门进行大量的工作；软件只是工具，分析结果的准确度不光仅仅靠软件，应用人员的经验也很重要。