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,DEFORM实例教程,材料加工CAD/CAE应用基础,DEFORM 系列软件是由位于美国 Ohio Clumbus 的科学成形技术公司（Science Forming Technology Corporation）开发的。该系列软件主要应用于金属塑性加工、热处理等工艺数值模拟。它的前身是美国空军 Battelle 试验室开发的 ALP10 软件。在 1991 年成立的 SF 丁 C 公司将其商业化，目前，DEFORM软件己经成为国际上流行的金属加工数值模拟的软件之一。主要软件产品有：DEFORM 一 2D DEFORM 一 3D DEFORM 一 PC DEFORM 一 HT ModUle DEFORM 一 TOOLS,练习 01,金属塑性成形的前处理前处理是有限元分析的主要步骤，它所占用的操作时间占到用户操作时间的 80%，有很多定义都是在前处理阶段进行的。前处理出要包括：1 几何模型建立或导入 2 网格划分 3 材料定义 4 物体的接触和摩擦定义 5 模拟参数的设定,几何模型建立或导入,在 DEFORM-3D 软件中，不能直接建立三维的几何模型，必须通过其他 CAD/CAE 软件建模后导入到系统中。目前，DEFORM 一 3D的几何模型接口格式有：1.STL:几乎所有 CAD 软件都有这个接口，它是通过一系列的三角形拟合曲面而成；2.UNV:SDRC 公司（现合并到 EDS 公司）软件IDEAS 的三维实体造型及有限元网格文件格式，OEFORM 接受其划分的网格。3.PDA:MSC 公司的软件 PATRAN 的三维实体造型及有限元网格文件格式。4.AMG：这种格式 DEFORM 存储已经导入的几何实体。,网格划分,在 DEFORM-3D中，如果用其自身带的网格剖分程序，只能划分四面体单元，这主要是为了考虑网格重划分时的方便和快捷。但是它也接收外部程序所生成的六面体网格。网格划分可以控制网格的密度，使网格的数量进一步减少，有不至于在变形剧烈的部位产生严重的网格畸变。,材料模型,在 DEFORM-3D 软件中，用户可以根据分析的需要，输入材料的弹性、塑性、热物理性能数据，如果需要分析热处理工艺，还可以输入材料的每一种相的相关数据以及硬化、扩散等数据。为了更方便的使用户模拟塑性成形工艺，该软件提供了 100 余种材料（包括碳钢、合金钢、铝合金、钦合金、铜合金等）的塑性性能数据。以及多种材料模型。每一种材料的数据都可以与温度等变量相关。,物体的空间位置调整,这里有两层含义，一是可以移动、旋转物体，改变他们的最初位置，因为在 OEFORM 一 3D 的前处理中不能造型，所以这一项功能特别重要，可以将输入到 DEFORM 中的毛坯、模具几何模型进行调整。二是为了更快地将模具和坯料接触，将他们干涉，有一个初步的接触量，这样计算上可以节省时间。另外，还可以定义摩擦接触的关系、摩擦系数、摩擦方式等。,模拟参数的定义,这里定义的参数，主要是为了进行有效的数值模拟。因为成形分析是一个连续的过程，分许多时间步来计算，所以需要用户定义一些基本的参数：1 总步数：决定了模拟的总时间和行程；2 步长：有两种选择，可以用时间或每步的行程；3 主动模具：选择物体的编号；4 存储步长：决定每多少步存一次，不要太密，否则文件太大；,一、基本参数设置,在微机上利用 打开DEFORM程序，界面如下(如图5.260)：,利用 按钮建立一个新问题,按出现下面界面,再按 定义问题所在位置,起名block后按,界面如图,二、设置Simulation Control,按 打开Simulation Control窗口,将Simulation Title改为block,单位设为english,按 结束,三、引入Obeject Data,Object tree里面已经有一个物体workpiece,默认为plastic塑性体,按 后按 引入文件,打开类型是.stl文件,找到DEFORM3D/V5.0/LABS下面的Block_Billet.STL文件,然后按,物体就会出现在DISPLAY Windows里.按,进行网格划分,利用,预览默认网格状况,然后按 生成网格,生成网格前后的物体如图 5.266所示,划分网格技术简介,在 objects 窗口中，选中工件 Workpiece，点击 Mesh 按钮；下面简单介绍一下网个划分问题（如果你比较着急，可以直接跳到 4.6 划分网格）:在 DEFORM-3D的前处理中，有三个标签：1 tool：最简单的默认划分方式，只需设置单元数；2.Detailed settings：详细的网格参数及划分方式定义；3.Remesh Criteria：网格划分设置，一般都去默认值。,其中的 Detailed Settings 比较常用，它包括两个大的选项即系统网格（System Setup）和用户设置（User Setup）。System Setup 设置有四个标签，即 1)General：设置绝对尺寸(Absolute）或相对尺寸（Relative)，前者设置网格绝对大小（Max/Min Element Size)，而后者设置的是单元的数量（Number of Elements）。此外，还可以设置最大和最小单元的尺寸比值限制（Size Ratio),划分网格技术简介,2)Weight Factors（权重因子）：在一些高梯度地区，即应变、应变速率、温度、几何尺寸等变化比较剧烈的地区，网格需要细化，这里可以设置细化的比例因子。还有一个重要的设置就是网格密度窗口（Mesh Density Windows)因子，这个选项与后面介绍的网格密度设置有关，为了在一些地方设置更为细密的网格，光靠上面滑杆设置的几个因子还不行，如果几何体比较复杂，就需要用户设置来调节网格密度的分配。将 Mesh Density windows 后的滑杆设为非 0 数字（一般最好设为 1)，就可以启动下面的标签 Mesh Window 了，在下面的标签所控制的窗口中，数字都是要乘以这个非 0 因子的。,划分网格技术简介,3)Mesh Windows：可以用矩形框和圆柱体框设置一些局部区域，这些区域的网格大小可以与前面整体设置的不一样（一般情况下要细化）。如果前面选择了 Relative，这里设置的系数就是指该处网格与整体网格尺寸的比值。如果前面选择网格大小是 absolute，这里可以设置局部网格的绝对大小。为了更好的适应变形的需要，这个密度窗口还可以随着变形体运动或独立于变形体单独运动。,划分网格,首先选择 Workpiece，然后点击按钮 Mesh，进入 Detailed Settings，在 System Setup 下选择 Relative，并设单元的数量为 10000.,划分网格,接着点击标签 Weight Factors，将 Mesh Density Windows 后的滑杆设为 1 其他权重因子不变。,划分网格,接着点击标签 Mesh Window,显示窗口左下方弹出一个小窗口在 Windows 区域内，点击按钮 Add，在屏幕的图形，可以定义局部区域。在定义、Window 时，必须注意是获取点的状态，不能是缩放观察等状态，调整 Mesh 可以先点击按钮,划分网格,定义一个 Mesh Window 如图所不：（对于本例来说，这样的网格细划可能意义不大，这里只是为了说明这个功能，用户在分析具体的例子时，可以根据自己的需要调整。）,划分网格,设置 Size Ratio of Elm outer Window:0.1 Mesh Window 的移动速度设为跟随 workpiece 点击按钮 Surface Mesh 然后选择 Solid Mesh 完成网格划分,有时你会发现网格窗口没有发挥作用，这有几个原因，一个是 Weight Factor 中的因子设置为 0；另一个是总体网格的数量太少；第三还可能是 Mesh win 中定义的网格密度比例太大。,这是我原来划分的一个网格图片,四、模具的位置和前处理工艺1.引入其他模具,按 显示几何体,然后按 两次,就会在Object tree里面出现Top Die和Bottom Die两个物体,选中top Die,然后,按 后按 引入文件,打开类型是.stl文件,找到DEFORM3D/V5.0/LABS下面的Block_TopDie.STL文件,然后按,物体就会出现在DISPLAY Windows里,按 按钮,检查几何体有没有错误。,按 后按 引入文件,打开类型是.stl文件,找到DEFORM3D/V5.0/LABS下面的Block_BottomDie.STL文件,然后,物体就会出现在DISPLAY Windows里,按 按钮.现在三个物体都出现在DISPLAY窗口里.,2.设置Die Movement,在Object tree里选中Top Die,然后按,按图所示进行设置,3.设置温度对此例子,因为在常温下进行,可以按默认而不进行设置.4.设置Material按 进入材料窗口,按 进入材料库,按图5.269选取材料.按 引入,按 关闭.,5.设置Simulation Control,按,打开Simulation Control窗口,按 进行如图 数据设置 然后按 结束.,6.设置Simulation Control,按 打开Object Positioning,按 进行自动靠模设置.按如图设置.按 应用.,然后按下图设置 按 并按,7.设置Inter-Object Relationships,按,出现图 提示,按yes结束.然后按,按图设置,按 然后按 结束,8.Generating a Database,按 进入Database Generation界面,按 检查,然后按 产生后按,按 推出前处理.按图 5.275的run和strart进行模拟.,界面如图所示,五、Post-Processing,按 按钮,如图所示进行,可以进行相关操作.,（如果不是在模拟完成后连续操作进入后处理的话，需要选中 Promblem ID）在 DEFORM 一 3D 系统窗口点击 Post Processor 中的 DEFORM 一 3D Post 按钮，进入后处理窗口，可以看到后处理包括下面几部分：,1 图形显示窗口 2 步数选择和动画播放 3 图形显示选择窗口 4 图形显示控制窗口 5 要显示的变量选择的等选择动画播放按钮，观察模具运动和工件的成形过程,变形过程显示,如果你觉得变形体不能清楚的显示，可以点击按钮多摹已体现是得更加清晰；如果你觉得模具的线框也不想要的话，可以在物体列表中，在模具名称上点击鼠标右键选择 Turn Off,查看状态变量,在后处理控制窗口点击 Staie Variables 的下拉菜单，可以选择常用的变量进行显示。如果你选择一些不常用的变量，可以选择 More 或者直接点击按钮变量显示时有时会需要在网格显示、阴影显示或两者俱有的情况下进行显示，可以试着切换显示模式,查看载荷一行程曲线,塑性成形工艺的有限元模拟一个重要的作用就是可以计算载荷随着行程的变化趋势和数值，DE FORM 在这方面也不例外，你可以在后处理中点击按钮,在出现的 Lode 一 stroke 窗口中，只选择TOP Die 和 Z 方向，你就会发现一个新的窗口，显示载荷行程曲线。,退出 DEFORM 一 3D,1 在后处理控制窗口中选择 File Quit 退出后处理窗口；2 在 DEFORM 一 3D 系统窗口选择 File Quit 退出 DEFORM 一 3D。,
