铝型材挤压的高温、高压和密封的特点给物理和实验研究带来很多不便，薄壁和复杂挤压比的特点也给挤压工艺和模具的设计带来很多困难。模拟技术是研究挤压成形机理、优化挤压工艺和模具结构、检验挤压工艺和模具结构设计合理性的重要而必要的手段。本文详细介绍了利用专业铝型材挤压仿真系统HyperXtrude进行铝型材挤压仿真建模的关键技术。以某建筑梁式幕墙铝型材为例，利用HyperXtrude系统对梁式幕墙挤压仿真模型进行求解，得到型材流量、型材出口流量和型材变形分布。概述铝挤压是在高温、高压、复杂摩擦等复杂条件下的成形过程；在挤压成形过程中，铝合金要经历加热、整体流动、分流、焊接、成形、冷却等多个交叉耦合阶段。利用物理实验和现有的测量仪器和手段，基本不可能了解铝合金的成形机理和变形规律。目前，铝型材挤压工艺和模具的发展基本上依靠工程类比和设计经验。开发的挤压工艺和模具必须经过反复试验和修复才能达到合理的状态，试验周期长已经成为铝型材和模具生产企业核心竞争力提升的瓶颈。大量文献表明，模拟技术正成为研究铝型材挤压机理、优化铝型材模具结构和挤压工艺、检验模具挤压工艺和模具设计合理性的重要而必要的手段。模拟技术可以实时跟踪铝挤压金属的流动行为，模拟成形过程，揭示金属真实的流动规律和各种物理场的分布与变化，研究各种因素对金属变形行为的作用和影响，预测实际挤压过程中可能出现的缺陷，尽快优化模具结构，调整挤压工艺参数，指出有针对性的技术解决方案。本文详细介绍了利用专业铝挤压仿真系统HyperXtrude进行铝挤压仿真建模的关键技术。以某建筑梁式幕墙铝型材为例，利用HyperXtrude系统进行模拟求解。最后，将仿真结果与试验结果进行了比较。HyperxTrude系统铝型材挤压仿真建模的关键技术下面，将为建筑幕墙横梁的挤压模具创建挤压仿真模型。2.1导入die HyperXtrude系统的几何模型具有与大多数3D CAD系统的接口，不仅支持IGES、STEP、PARASOLID等通用标准格式，还支持PRO/ENGINEER、UNIGRAPHIC、CATIA等专业3D CAD模型。图1是建筑幕墙横梁挤压模具的上模和下模的几何模型。图1幕墙横梁模具图2.2几何模型提取HyperXtrude系统是基于欧拉算法的仿真系统。建模时，要求将所有物质流经的区域划分成网格。在挤压过程中，材料流经挤压筒——分流孔——焊接室3354模孔，最后被成形为型材。模拟模型需要对这些区域的材料进行网格划分。因此，导入几何模型后的第一项工作是从模具中提取曲面，并创建这些区域的材料模型。分流孔中挤压材料的几何曲面从上模中提取(元件名定义为坑洞)，焊接腔中挤压材料的几何曲面从下模中提取(元件名定义为腔)。通过填充腔室零件上的模具孔，生成工作带中挤出材料的几何曲面(组件名称定义为轴承)。杆件的几何模型直接用拉伸法(定义构件名为钢坯)构造。2.3几何清洗为了保证单元的质量，导入的几何模型不允许有缝隙、重叠、边界错位等缺陷
因此，在网格化之前，需要对导入的几何模型进行清理，包括去除错位和孔洞，压缩相邻曲面之间的边界，消除不必要的细节，改善几何模型的拓扑关系等等。但是在有限元分析中，如果要精确模拟这些微小的特征，就需要使用大量的小单元，这就导致求解时间很长，所以在划分网格之前需要做必要的几何清理。几何清洗是一项非常重要的任务。合理的几何清洗可以提高网格生成的速度和质量，提高计算精度。铝型材挤压仿真模型几何清洗的重点是分流孔和分流桥。图2幕墙梁仿真模型2.4网格划分的几何图形清理完毕后，就可以在曲面模型的基础上生成体模型，这样下一步就可以对体模型进行网格划分了。HyperXtrude系统采用嵌入式HyperMesh模块进行网格划分，网格处理和优化功能非常强大和灵活。铝型材挤压模型网格化时，一定要遵循从下到上(即从轴承3354腔3354坑洞3354坯)、从里到外(对于空心模)和从小到大的原则，教老师形成表面网格，重新生成成人网格，合理分配单元尺寸，保证网格尺寸的平滑过渡。最后，应该检查和优化创建的网格。2.5使用挤压模板创建网格模型后，我就可以创建了。
/em>tal Extrusion Template模板，按照一定的流程进行挤压仿真模型创建和边界条件的设置。在这个流程中，需要指定材料模型、挤压工艺参数（包括挤压速度、料筒直径、棒料温度，等等），系统会根据指定的挤压料模型自动生成边界条件和指定默认的边界参数；我们可以随后利用Check Undefined BC命令修改边界条件和参数。2.6 生成GRF文件和提交计算 生成好仿真模型后，可以利用Parameters命令设置求解参数，最后生成grf和tcl文件，提交计算。图2是幕墙横梁的挤压仿真模型（为增加可视性，模型中隐藏了网格）。
3 模型求解及结果分析
采用如表1所示的挤压参数，对该挤压过程进行仿真求解，这些参数均取自实际的挤压生产工艺。
表1 挤压仿真参数
图3 分流孔和焊合室内的材料流速分布图
图3是从上模分流孔入口处到焊合室底部沿Z向所截取的四个截面，结果显示3号分流孔内的金属流速较快，1号和5号分流孔内的金属流速较慢。
图4 型材出口流速分布图
图4是型材出口流速分布图，结果显示1号分流孔随对应的位置型材出口速度太快，空心结构周边的流速不均匀。
图5 型材出口变形图
图5是型材变形图，结果显示变形最大的部分是金属流速最快的部分，由于该处金属流速过快，导致型材向内面凹陷。
图6 试模料头
图6是该模具的试模料头，结果显示，中间部位流速过快，与图3所示的型材出口流速图非常吻合。
图7 试模料身
图7是试模料身，料身平面度测量结果显示，横梁的中间部位向内侧凹陷，与仿真分析的结果一致。 依据以上的分析结果，由于3号分流孔的流速过快，导致型材出口对应位置的型材流速过快，也导致了型材的变形，应该调整1号分流孔的大小，降低该处的型材流速。
4 结论
应用结果显示，HyperXtrude系统能够方便快捷的构建铝型材挤压仿真模型，求解速度快，求解结果能正确的反应的实际情况。合理、科学的应用该软件必将对指导铝型材挤压工艺和模具设计、减少试模次数、提高设计效率和质量、节省成本、提高经济效益具有重要价值意义。
