DEFORM軟件知識(shí)分享

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。DEFORM軟件-DEFORM軟件DEFORM簡介Deform軟件是一個(gè)高度模塊化、集成化的有限元模擬系統(tǒng)，它主要包括前處理器、模擬器、后處理器三大模塊。前處理器：主要包括三個(gè)子模塊（1）數(shù)據(jù)輸入模塊，便于數(shù)據(jù)的交互式輸入。如：初始速度場、溫度場、邊界條件、沖頭行程及摩擦系數(shù)等初始條件；（2）網(wǎng)格的自動(dòng)劃分與自動(dòng)再劃分模塊；（3）數(shù)據(jù)傳遞模塊，當(dāng)網(wǎng)格重劃分后，能夠在新舊網(wǎng)格之間實(shí)現(xiàn)應(yīng)力、應(yīng)變、速度場、邊界條件等數(shù)據(jù)的傳遞，從而保證計(jì)算的連續(xù)性。模擬器：真正的有限元分析過程是在模擬處理器中完成的，Defo

2、rm運(yùn)行時(shí)，首先通過有限元離散化將平衡方程、本構(gòu)關(guān)系和邊界條件轉(zhuǎn)化為非線性方程組，然后通過直接迭代法和NewtonRaphson法進(jìn)行求解，求解的結(jié)果以二進(jìn)制的形式進(jìn)行保存，用戶可在后處理器中獲取所需要的結(jié)果后處理器：后處理器用于顯示計(jì)算結(jié)果，結(jié)果可以是圖形形式，也可以是數(shù)字、文字混編形式，獲取的結(jié)果可為每一步的有限元網(wǎng)格；等效應(yīng)力、等效應(yīng)變；速度場、溫度場及壓力行程曲線等DEFORM功能1.成形分析冷、溫、熱鍛的成形和熱傳導(dǎo)耦合分析（DEFORM所有產(chǎn)品）。豐富的材料數(shù)據(jù)庫，包括各種鋼、鋁合金、鈦合金和超合金（DEFORM所有產(chǎn)品）。用戶自定義材料數(shù)據(jù)庫允許用戶自行輸入材料數(shù)據(jù)庫中沒有的材料

3、（DEFORM所有產(chǎn)品）。提供材料流動(dòng)、模具充填、成形載荷、模具應(yīng)力、纖維流向、缺陷形成和韌性破裂等信息。剛性、彈性和熱粘塑性材料模型，特別適用于大變形成形分析（DEFORM所有產(chǎn)品）。彈塑性材料模型適用于分析殘余應(yīng)力和回彈問題（DEFORM-Pro,2D,3D）。燒結(jié)體材料模型適用于分析粉末冶金成形（DEFORM-Pro,2D,3D）。完整的成形設(shè)備模型可以分析液壓成形、錘上成形、螺旋壓力成形和機(jī)械壓力成形（DEFORM所有產(chǎn)品）。用戶自定義子函數(shù)允許用戶定義自己的材料模型、壓力模型、破裂準(zhǔn)則和其他函數(shù)（DEFORM-2D，3D）。HYPERLINK/view/10755.htmt_blan

4、k網(wǎng)格劃線（DEFORM-2D，PC，Pro）和質(zhì)點(diǎn)跟蹤（DEFORM所有產(chǎn)品）可以分析材料內(nèi)部的流動(dòng)信息及各種場量分布、溫度、應(yīng)變、應(yīng)力、損傷及其他HYPERLINK/view/3284514.htmt_blank場變量等值線的繪制使后處理簡單明了（DEFORM所有產(chǎn)品）。自我接觸條件及完美的HYPERLINK/view/10755.htmt_blank網(wǎng)格再劃分使得在成形過程中即便形成了缺陷，模擬也可以進(jìn)行到底（DEFORM-2D，Pro）。多變形體模型允許分析多個(gè)成形工件或耦合分析模具應(yīng)力（DEFORM-2D，Pro，3D）?；趽p傷因子的裂紋萌生及擴(kuò)展模型可以分析剪切、沖裁和機(jī)加工過程

5、（DEFORM-2D）。2.熱處理模擬正火、退火、淬火、回火、滲碳等工藝過程。預(yù)測硬度、晶粒組織成分、扭曲和含碳量。專門的材料模型用于蠕變、相變、硬度和擴(kuò)散。可以輸入頂端淬火數(shù)據(jù)來預(yù)測最終產(chǎn)品的硬度分布?？梢苑治龈鞣N材料晶相，每種晶相都有自己的彈性、塑性、熱和硬度屬性?；旌喜牧系奶匦匀Q于熱處理模擬中每步各種金屬相的百分比。DEFORM用來分析變形、傳熱、熱處理、相變和擴(kuò)散之間復(fù)雜的相互作用。擁有相應(yīng)的模塊以后，這些耦合效應(yīng)將包括：由于塑性變形功引起的升溫、加熱軟化、相變控制溫度、相變內(nèi)能、相變塑性、相變應(yīng)變、應(yīng)力對相變的影響以及含碳量對各種材料屬性產(chǎn)生的影響等。DEFORM軟件操作流程（1）

6、導(dǎo)入幾何模型在DEFORM-3DHYPERLINK/view/37.htmt_blank軟件中，不能直接建立三維幾何模型，必須通過其他CAD/CAE軟件建模后導(dǎo)入導(dǎo)DEFORM系統(tǒng)中，目前，DEFORM-3D的幾何模型接口格式有:STL:幾乎所有的CADHYPERLINK/view/37.htmt_blank軟件都有這個(gè)接口。它由一系列的三角形擬合曲面而成。UNV:是由SDRC公司(現(xiàn)合并到EDS公司)開發(fā)的HYPERLINK/view/37.htmt_blank軟件IDEAS制作的三維實(shí)體造型及有限元HYPERLINK/view/10755.htmt_blank網(wǎng)格HYPERLINK/vie

7、w/1066926.htmt_blank文件格式，DEFOEM接受其劃分的網(wǎng)格。PDA:MSC公司的HYPERLINK/view/37.htmt_blank軟件Patran的三維實(shí)體造型及有限元網(wǎng)格HYPERLINK/view/1066926.htmt_blank文件格式。AMG:這種格式DEFORM存儲(chǔ)己經(jīng)導(dǎo)入的幾何實(shí)體。（2）HYPERLINK/view/10755.htmt_blank網(wǎng)格劃分在DEFORM-3D中，如果用其自身帶的HYPERLINK/view/10755.htmt_blank網(wǎng)格剖分程序，只能劃分四面體單元，這主要是為了考慮網(wǎng)格重劃分時(shí)的方便和快捷。但是它也接收外部程序

8、所生成的六面體(磚塊)HYPERLINK/view/10755.htmt_blank網(wǎng)格。HYPERLINK/view/10755.htmt_blank網(wǎng)格劃分可以控制網(wǎng)格的密度，使網(wǎng)格的數(shù)量進(jìn)一步減少，有不至于在變形劇烈的部位產(chǎn)生嚴(yán)重的網(wǎng)格畸變。DEFORM-3D的前處理中HYPERLINK/view/10755.htmt_blank網(wǎng)格劃分有兩種方式，一種是用戶指定單元數(shù)量，系統(tǒng)默認(rèn)劃分方式，用戶指定的網(wǎng)格單元數(shù)量只是網(wǎng)格劃分的上限約數(shù)，實(shí)際劃分的網(wǎng)格單元數(shù)量不會(huì)超過這個(gè)值。用戶可以通過拖動(dòng)滑塊修改HYPERLINK/view/10755.htmt_blank網(wǎng)格單元數(shù)，也可以直接輸入指定

9、數(shù)值，該數(shù)值和系統(tǒng)計(jì)算時(shí)間有著密切的關(guān)系，該數(shù)值越大，所需要的計(jì)算量越大，計(jì)算時(shí)間越長。另一種手動(dòng)設(shè)置HYPERLINK/view/10755.htmt_blank網(wǎng)格使用的是Detailedsettings下的Absolute方式，該方式允許用戶指定最小或最大的網(wǎng)格尺寸和最大與最小網(wǎng)格尺寸的比值。該值設(shè)置完成在HYPERLINK/view/10755.htmt_blank網(wǎng)格單元數(shù)量中可以看到網(wǎng)格的大概數(shù)目，但無法在那里修改，只能通過修改最大或最小單元尺寸來修改網(wǎng)格數(shù)目。（3）初始條件有些加工過程是在變溫環(huán)境下進(jìn)行的，比如熱軋，在軋制過程中，工件，模具與周圍環(huán)境介質(zhì)之間存在熱交換，工件內(nèi)部因

10、大變形生成的熱量及其傳導(dǎo)都對產(chǎn)品的成形質(zhì)量產(chǎn)生主要的影響，對此問題，仿真分析應(yīng)按照瞬態(tài)熱一機(jī)禍合處理。DEFORM材料庫可以提供各個(gè)溫度下材料的特性。（4）材料模型在DEFORM-3DHYPERLINK/view/37.htmt_blank軟件中，用戶可以根據(jù)分析的需要，輸入材料的彈性、塑性、熱物理性能數(shù)據(jù)，如果需要分析熱處理工藝，還可以輸入材料的每一種相得相關(guān)數(shù)據(jù)以及硬化、擴(kuò)散等數(shù)據(jù)。為了更方便的使用戶模擬塑性成形工藝，該HYPERLINK/view/37.htmt_blank軟件提供了100余種材料（包括碳鋼、合金鋼、鋁合金、鈦合金、銅合金等）的塑性性能數(shù)據(jù)，以及多種材料模型。在材料庫中，

11、對每一種支持的材料提供了不同溫度和應(yīng)變率下材料流動(dòng)應(yīng)力應(yīng)變HYPERLINK/view/400.htmt_blank曲線和膨脹系數(shù)，彈性模量，泊松比，熱導(dǎo)率等隨溫度的變化曲線。（5）接觸定義接觸菜單用于定義工件與所有用到的模具之間以及模具之間可能產(chǎn)生的接觸關(guān)系。工件在變形過程中的溫度，變形量是待求量，工件通常被定義成為可變形接觸體。通常，最簡單，計(jì)算效率最高的定義是用二維HYPERLINK/view/400.htmt_blank曲線(ZD平面或是軸對稱鍛造)或是HYPERLINK/view/175999.htmt_blank三維空間曲面(3D鍛造)描述模具參與接觸部分的外表面輪廓，用剛性接觸體

12、描述。剛性接觸體上只具有常溫，起主動(dòng)傳遞剛體位移或合力作用。如果需要關(guān)心模具的溫度變化，可將模具上所關(guān)心的部分離散成單元(二維平面單元或是三維軸對稱實(shí)體單元)，定義成為允許傳熱的剛性接觸體，分析過程中，模具既有傳遞位移或合力作用，同時(shí)又有內(nèi)部熱量的傳導(dǎo)和與外界的換熱。實(shí)際鍛造過程中，模具或多或少都存在變形，當(dāng)要分析模具的溫度和變形時(shí)，可將模具離散成為具有溫度和位移自由度的有限單元，定義成為可變形的接觸體，這會(huì)使計(jì)算的規(guī)模增加，但是分析結(jié)果更加合乎實(shí)際情況。還有一類剛性接觸體為對稱面，定義在工件上具有對稱邊界條件位置處，起施加對稱邊界條件的約束作用。定義的對稱剛性平面可以滿足法向的零位移約束和法

13、向零熱流約條件。（6）HYPERLINK/view/10755.htmt_blank網(wǎng)格自動(dòng)重新劃分模擬分析過程中，單元附著在材料上，材料在流動(dòng)過程中極易使相應(yīng)的單元形狀產(chǎn)生過度變形導(dǎo)致畸形。單元畸變后可能會(huì)中斷計(jì)算過程。因此，保證仿真過程中材料經(jīng)過較大流動(dòng)后分析仍然可以繼續(xù)，獲得的結(jié)果仍然具有足夠的精度是非常重要的。DEFORM在HYPERLINK/view/10755.htmt_blank網(wǎng)格畸變達(dá)到一定程度后會(huì)自動(dòng)重新劃分畸變的網(wǎng)格，生成新的高質(zhì)量網(wǎng)格。對3D分析，按增量加載頻率或兩組HYPERLINK/view/10755.htmt_blank網(wǎng)格重劃其間累積的最大應(yīng)變增量來引導(dǎo)程序自

14、動(dòng)的網(wǎng)格重劃。（7）增加約束DEFORM可以在HYPERLINK/view/47398.htmt_blank節(jié)點(diǎn)上增加各個(gè)自由度的約束。（8）后處理DEFORM后處理菜單為用戶提供了直觀方便的評價(jià)成形過程，成形產(chǎn)品質(zhì)量，工具損傷的必須信息以及圖片，文本和表格形式提取和保存所需結(jié)果的各種工具。DEFORM支持在加工過程中以等值線，分布云圖，數(shù)值符號(hào)，色標(biāo)，等值面和切平面矢量等方式顯示各種HYPERLINK/view/3284514.htmt_blank場變量分布。也可按HYPERLINK/view/59642.htmt_blank路徑顯示或歷程顯示分析結(jié)果。顯示結(jié)果能夠借助于色調(diào)，光照和渲染產(chǎn)生

15、出具有逼真效果的圖形。也可利用分析結(jié)果HYPERLINK/view/1396836.htmt_blank制作動(dòng)畫和電影。用戶利用這些提取各種體成形分析結(jié)果工具，足以獲得設(shè)計(jì)產(chǎn)品加工工藝所關(guān)注的全部信息。這對設(shè)計(jì)人員充分了解設(shè)計(jì)工藝及其實(shí)施的可行性是大有裨益的。一旦模具設(shè)計(jì)和初始坯料形狀尺寸不合理，從分析結(jié)果中可顯示出材料流動(dòng)受阻后可能出現(xiàn)的開裂或是重疊，從歷程顯示可以提取模具成形力隨行程的變化HYPERLINK/view/400.htmt_blank曲線，是一個(gè)從設(shè)備加工能力，設(shè)備消耗角度來設(shè)計(jì)加工工藝的必須指標(biāo)。在后處理界面中顯示工件流動(dòng)過程中應(yīng)力，應(yīng)變，應(yīng)變率和溫度的分布變化，幫助工藝HY

16、PERLINK/view/282148.htmt_blank設(shè)計(jì)師評定工件的加工質(zhì)量。其中的局部加工硬化，應(yīng)力集中，高應(yīng)力梯度，工件模具的接觸壓力等結(jié)果，可以評定成形產(chǎn)品的質(zhì)量好壞的控制因素。DEFORM用途DEFORM-3D是一套基于工藝模擬系統(tǒng)的有限元系統(tǒng)(FEM)，專門設(shè)計(jì)用于分析各種金屬成形過程中的三維(3D)流動(dòng)，提供極有價(jià)值的工藝分析數(shù)據(jù)，有關(guān)成形過程中的材料和溫度流動(dòng)。典型的DEFORM-3D應(yīng)用包括鍛造、擠壓、鐓頭、軋制,自由鍛、彎曲和其他成形加工手段。DEFORM-3D是模擬3D材料流動(dòng)的理想工具。它不僅魯棒性好，而且易于使用。DEFORM-3D強(qiáng)大的模擬引擎能夠分析金屬成形過程中多個(gè)關(guān)聯(lián)對象耦合作用的大變形和熱特性。系統(tǒng)中集成了在任何必要時(shí)能夠自行觸發(fā)自動(dòng)網(wǎng)格重劃生成器，生成優(yōu)化的網(wǎng)格系統(tǒng)。在要求精度較高的區(qū)域，可以劃分較細(xì)密的網(wǎng)格，從而降低題目