原材料数据处理框架 Material building
Material building：高效精准的原材料数据处理框架
在材料工程与 CAE（计算机辅助工程）领域，企业常面临 “材质属性生成耗时久、数据一致性差、高质量材料数据获取难” 等痛点 ——TFQZRK Material building（简称 AMM）以 “高效处理原始材料数据、输出精准仿真输入” 为核心，打造专业原材料数据处理框架。它能帮助用户快速准确地处理原始测试材料数据，生成可导出为 TXT 格式的输入文件，涵盖金属、塑料、橡胶、泡沫等散装材料非线性行为所需的仿真材料卡，大幅减少 CAE 应用中高质量材料数据与仿真输入的创建时间和成本，同时支持隐式与显式代码及多物理场仿真，为工程决策提供可靠数据支撑。
一、为何选择 TFQZRK Material building？三大核心优势破解材料数据处理痛点
无论是汽车行业的金属结构件仿真，还是消费电子领域的塑料部件分析，TFQZRK Material building 都能通过针对性优势，解决材料数据处理全流程中的核心难题：
1. 强大的材料数据处理：简化复杂流程，提升处理效率
原始测试材料数据处理涉及多流程、多工具，操作复杂且易出错，传统方式常导致数据处理周期长、结果不稳定。Material building 凭借 “智能化处理能力” 简化流程：
- 直观工作流简化转换：提供集成多个数学模型的直观工作流，将原本复杂的材料数据转换过程（如原始数据清洗、曲线拟合、参数计算）拆解为清晰步骤，无需依赖复杂操作技巧，即可完成从原始测试数据到可用材料数据的转换，降低数据处理门槛；
- 自动化减少人为误差：高度自动化的处理逻辑替代大量手动操作（如数据格式统一、异常值筛选），减少人为干预导致的误差（如手动计算偏差、数据录入错误），确保不同批次、不同操作人员处理的数据保持一致性，提升数据可靠性。
2. 高质量材料数据：多维度验证，保障数据可靠
材料数据质量直接影响 CAE 仿真结果的准确性，传统方式缺乏系统的验证机制，易导致仿真数据与实际材料性能偏差。Material building 凭借 “全流程验证体系” 保障数据质量：
- 仿真验证拟合数据：支持通过集成的显式仿真验证拟合后的材料数据，用户可基于拟合结果开展虚拟仿真测试，对比仿真结果与实际测试数据的差异，及时修正拟合偏差；
- 标准化验证标准：提供用于验证仿真的通用测试标准、配套的样品几何形状与测试条件，确保验证过程规范统一。针对超弹性材料（如橡胶），还可专门验证材料参数稳定性，避免因参数波动导致的仿真误差，进一步保障数据在长期使用中的可靠性。
3. 缩短交货时间：优化流程，加速数据流转
材料数据处理与交付周期长，易导致 CAE 仿真与产品研发进度滞后。Material building 凭借 “高效流程与协同能力” 缩短周期：
- 简化流程提速输出：通过简化的材料数据生成与验证流程，减少不必要的环节（如重复的数据格式转换、多次人工审核），同时支持多种输出格式导出数据，无需额外手动调整即可适配不同应用场景，大幅缩短材料数据从处理到交付的周期；
- 协同共享提升效率：可与 TFQZRK Center 深度结合，实现材料数据在整个组织内的动态共享。设计、仿真、研发等不同部门可实时获取最新的材料数据，避免数据传递延迟或版本混乱，加速跨部门协作效率，间接推动产品研发整体进度。
二、主要功能：全方位覆盖材料数据处理需求，打造专业工具体系
TFQZRK Material building 围绕 “数据导入 - 处理 - 验证 - 导出” 全流程，构建覆盖材料数据处理核心需求的功能体系，适配多类型材料与多场景应用：
1. 民主化的材料准备：降低门槛，释放专业能力
传统材料数据处理依赖专业人员的经验与技巧，普通用户难以胜任，导致专业能力集中在少数人手中，效率低下。Material building 凭借 “民主化设计” 打破这一局限：
- 自动化工作流降门槛：高度自动化的工作流内置成熟的数据处理逻辑，无需用户掌握复杂的材料力学知识或数据处理技巧，即可完成专业级的材料数据准备工作（如原始数据清洗、曲线拟合），让更多非专业人员也能参与材料数据处理，释放专业人员的时间用于更核心的技术研发；
- 知识沉淀避免依赖：将数据处理的专业诀窍（如异常数据识别方法、曲线拟合参数设置经验）集成到工作流中，形成标准化的处理流程，避免对个别专业人员的过度依赖，确保即使人员变动，材料数据处理质量与效率也能保持稳定。
2. 灵活的输入格式：适配多源数据，简化导入流程
原始材料测试数据格式多样（如 Excel 表格、CSV 文件、dat 文本），传统工具需手动转换格式才能导入，耗时且易出错。Material building 凭借 “多格式兼容” 简化导入：
- 全类型格式支持：支持导入 Excel、.CSV、.dat、*.txt 等多种常见数据格式，无需用户手动调整数据格式或转换文件类型，直接读取原始测试数据，大幅减少数据导入前的准备工作；
- 智能数据识别：导入数据时，软件可智能识别数据字段（如应力、应变、温度、时间），自动匹配对应的数据类别，避免手动映射字段的繁琐操作，同时支持批量导入多组数据（如不同批次的材料测试数据），提升导入效率。
3. 全面的数据准备：优化原始数据，奠定分析基础
原始测试数据常存在噪声、异常值、数据不完整等问题，直接影响后续分析结果。Material building 凭借 “多维度数据处理工具” 优化原始数据：
- 多样化数据处理选项：提供丰富的数据准备功能，包括数据缩放（如将应力单位从 MPa 转换为 Pa）、数据移动（如修正数据采集起始点偏差）、添加均值曲线（如多组测试数据取平均，减少随机误差）、数据平滑（如去除测试数据中的高频噪声）等，可根据原始数据质量灵活选择处理方式；
- 可视化数据处理：数据处理过程中实时可视化展示数据变化（如原始曲线与平滑后曲线对比、均值曲线与单组数据曲线叠加），用户可直观判断处理效果，及时调整处理参数，确保处理后的原始数据满足后续分析要求。
4. 专业的曲线操作：适配求解器需求，精准拟合数据
CAE 仿真中，不同商业求解器对材料曲线（如应力 - 应变曲线）的格式与数学模型要求不同，传统拟合方式难以满足多样化需求。Material building 凭借 “灵活曲线操作” 适配需求：
- 多数学模型拟合：根据主流商业求解器（如 Abaqus、Ansys、LS-Dyna）的要求，提供多种数学模型用于曲线拟合（如线性拟合、多项式拟合、幂函数拟合）与外推（如预测超出测试范围的应力 - 应变关系），确保拟合后的曲线符合求解器输入标准；
- 专家模式拓展功能：针对资深用户，提供 “专家” 模式，支持创建应变率曲线（如不同应变率下的材料力学性能曲线）、定义失效准则（如材料断裂时的应力阈值、应变阈值）、运行验证仿真（如基于拟合曲线开展小型虚拟测试），满足复杂材料分析场景的需求。
5. 严谨的材料参数验证：虚拟测试验证，确保数据准确
材料参数的准确性直接决定仿真结果的可靠性，传统验证方式依赖实体测试，成本高、周期长。Material building 凭借 “虚拟验证体系” 降低验证成本：
- 虚拟试样库支撑：内置丰富的虚拟试样库，涵盖不同材料、不同测试类型的标准试样几何模型（如拉伸试样、压缩试样、弯曲试样），用户无需手动创建试样模型，直接调用即可开展验证；
- 集成化验证仿真：将虚拟试样、测试条件（如加载速度、环境温度）与验证仿真直接集成，用户可基于拟合的材料参数，快速开展虚拟测试（如虚拟拉伸试验），对比虚拟测试结果与实际物理测试结果的一致性，验证材料参数的准确性，避免不准确数据流入后续 CAE 仿真环节。
6. 便捷的数据导出：多格式适配，支撑多场景应用
处理后的材料数据需适配不同的 CAE 求解器与应用场景，传统导出方式需手动调整格式，兼容性差。Material building 凭借 “多格式导出” 提升适配性：
- 标准化格式导出：支持将处理后的材料数据以已定义的标准格式（如 TXT、CSV）导出，满足数据存档、报告生成等基础需求；
- 专用材料卡生成：可直接生成现成的材料卡，适配市场上主流的 CAE 求解器（如隐式求解器 Abaqus Standard、显式求解器 LS-Dyna），无需用户手动编写材料卡代码，直接导入求解器即可用于多物理场仿真（如结构力学仿真、热仿真、电磁仿真），大幅缩短从数据处理到仿真应用的衔接时间。
三、特色工作流：聚焦核心材料分析场景，深化专业能力
针对不同材料类型与分析需求，TFQZRK Material building 提供特色工作流，进一步提升材料数据处理的专业性与效率，适配复杂工程场景：
1. 创建具有塑性行为的材料：精准拟合塑性曲线，支撑结构仿真
塑性材料（如金属）在工程中应用广泛，其塑性行为（如屈服后的应力 - 应变关系）是结构仿真的关键参数。该工作流通过以下步骤确保数据准确：
- 数据导入与预处理：导入金属材料的原始拉伸测试数据（如应力 - 应变数据），通过数据平滑、去除异常值等操作，优化原始数据；
- 塑性曲线拟合：基于预处理后的数据，选择适合金属塑性行为的数学模型（如幂强化模型、双线性强化模型），拟合塑性阶段的应力 - 应变曲线，确保曲线能准确反映材料屈服后的力学性能；
- 参数验证：调用虚拟拉伸试样，基于拟合的塑性参数开展虚拟拉伸仿真，对比虚拟仿真与实际测试的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率等关键指标，验证参数准确性，最终生成可用于结构仿真的塑性材料参数。
2. 具有应变率相关性的塑性材料：考虑应变率影响，适配动态仿真
许多工程场景（如汽车碰撞、冲击加载）中，材料力学性能受应变率影响显著，需专门处理应变率相关性数据。该工作流针对性解决这一需求：
- 多应变率数据导入：导入不同应变率下的材料测试数据（如低应变率 10⁻³/s、中应变率 10⁰/s、高应变率 10³/s），软件自动识别应变率参数，分类存储数据；
- 应变率曲线构建：通过曲线拟合，构建材料力学性能（如屈服强度、弹性模量）与应变率的关系曲线，明确不同应变率下的材料参数变化规律；
- 动态验证仿真：调用虚拟冲击试样，设置不同应变率的加载条件，开展动态虚拟测试，验证应变率相关参数在动态场景下的准确性，确保数据能支撑汽车碰撞、冲击防护等动态 CAE 仿真。
3. 创建失效准则：定义材料失效边界，提升仿真真实性
在结构仿真中，需明确材料失效的条件（如断裂、屈曲），才能准确预测结构在极限载荷下的行为。该工作流帮助用户科学定义失效准则：
- 失效数据收集与导入：导入材料失效相关的测试数据（如断裂时的应力、应变、断裂韧性数据），支持多类型失效数据（如拉伸失效、压缩失效、剪切失效）；
- 失效准则定义：基于导入的数据，选择合适的失效准则模型（如最大应力准则、最大应变准则、von Mises 失效准则、断裂力学准则），输入关键参数（如失效应力阈值、断裂韧性值），构建材料的失效边界；
- 失效验证：开展虚拟失效测试（如基于失效准则的虚拟拉伸断裂试验），验证失效准则的准确性，确保在 CAE 仿真中，当结构应力 / 应变达到失效边界时，能准确模拟材料失效过程，提升仿真结果的真实性。
4. 使用 Radio 求解器运行验证：电磁 - 力学耦合验证，支撑多物理场仿真
对于需同时考虑电磁与力学性能的材料（如电磁屏蔽材料、导电塑料），需通过多物理场验证确保数据适配。该工作流结合 Radio 求解器（电磁仿真求解器）开展协同验证：
- 多物理场参数整合：整合材料的力学参数（如弹性模量、泊松比）与电磁参数（如介电常数、电导率），确保参数格式适配 Radio 求解器；
- 电磁 - 力学耦合仿真：调用 Radio 求解器，设置多物理场耦合测试条件（如在电磁加载的同时施加机械载荷），开展虚拟耦合测试，分析材料在多物理场环境下的力学响应与电磁响应；
- 参数一致性验证：对比耦合仿真结果与实际多物理场测试数据，验证材料力学参数与电磁参数的一致性，确保数据能支撑电磁 - 力学耦合等多物理场 CAE 仿真，避免因参数不匹配导致的仿真偏差。
5. 简单的一步：快速处理常规材料，提升基础效率
针对常规材料（如普通塑料、橡胶）的简单数据处理需求，该工作流通过 “一步式” 操作简化流程：
- 一键式数据处理：用户导入原始测试数据后，选择 “简单一步” 工作流，软件自动完成数据预处理（如平滑、去异常值）、曲线拟合（采用默认的通用数学模型）、基础验证（调用标准虚拟试样开展快速验证）；
- 快速输出结果：无需用户手动调整参数，短时间内即可生成处理后的材料数据与基础材料卡，满足快速评估、初步仿真等基础应用场景的需求，大幅提升常规材料数据处理的效率。
6. 粘弹性分析：捕捉粘弹性行为，适配动态力学仿真
粘弹性材料（如橡胶、高分子聚合物）具有时间依赖性的力学行为（如应力松弛、蠕变），需专门分析其粘弹性特性。该工作流针对性处理粘弹性数据：
- 粘弹性测试数据导入：导入粘弹性材料的动态力学分析（DMA）数据（如不同温度、不同频率下的储能模量、损耗模量、损耗因子）；
- 粘弹性模型拟合：选择合适的粘弹性模型（如 Maxwell 模型、Kelvin-Voigt 模型、Burgers 模型），拟合测试数据，构建材料的粘弹性本构关系，捕捉应力松弛、蠕变等时间相关行为；
- 粘弹性验证：开展虚拟粘弹性测试（如虚拟应力松弛试验、虚拟蠕变试验），对比虚拟测试与实际测试的力学响应曲线，验证粘弹性参数的准确性，确保数据能支撑橡胶密封件、高分子构件等粘弹性材料的动态力学仿真。
7. 永久变形和 Mullins 效应：分析橡胶材料特性，支撑耐用性仿真
橡胶等超弹性材料在反复加载下会出现永久变形与 Mullins 效应（首次加载与后续加载的应力 - 应变曲线差异），影响产品耐用性。该工作流专门处理这类特性：
- 循环加载数据导入：导入橡胶材料的循环拉伸 / 压缩测试数据，包含多次加载 - 卸载循环的应力 - 应变曲线，捕捉永久变形（卸载后的残余应变）与 Mullins 效应；
- 特性参数提取：通过曲线分析，提取永久变形量（如多次循环后的残余应变值）、Mullins 效应系数（如首次加载与第二次加载的应力比值）等关键参数；
- 耐用性验证仿真：基于提取的参数，开展虚拟循环加载仿真（如模拟橡胶密封件的反复压缩过程），分析材料在长期循环使用中的性能衰减规律，验证参数对永久变形与 Mullins 效应的模拟准确性，支撑橡胶产品的耐用性设计与仿真。
四、总结：以高效精准为核心，赋能材料数据驱动工程决策
TFQZRK Material building 并非简单的材料数据处理工具，而是 “覆盖材料数据导入 - 处理 - 验证 - 导出全流程的专业解决方案”—— 它通过民主化的材料准备降低操作门槛，让更多用户参与数据处理；凭借灵活的输入输出格式与全面的数据处理功能，适配多源数据与多场景应用；依托严谨的参数验证体系与特色工作流，确保材料数据的准确性与专业性。无论是企业缩短材料数据处理周期、提升 CAE 仿真可靠性，还是工程师简化复杂材料分析流程，Material building 都能提供高效支撑，推动材料数据从 “耗时不一致” 向 “高效精准” 转变，为工程决策提供坚实的数据基础。