利用DEFORM-3D模拟镦粗锻造成型
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7.由于坯料为对称图形，所以坯料的形状选择为“symmetry（对称）”
8.物体的数目选择为“1 workpiece+2 dies（一个工件加两个模具）”
9.坯料温度设为“1200℃”，下一步
10.选择物体形状为“Cylinder（柱状）”，尺寸参数如下图所示，点击“Create（创建）”，完成坯料建模，下一步
一、实验目的
1）了解认识DEFORM-3D软件的窗口界面。
2）了解DEFORM-3D界面中功能键的作用。
3）掌握利用DEFORM-3D有限元建模的基本步骤。
4）学会对DEFORM-3D模拟的数据进行分析。
二、实验原理
DEFORM-3D是在一个集成环境内综合建模、成形、热传导和成形设备特性进行模拟仿真分析。适用于热、冷、温成形，提供极有价值的工艺分析数据。如：材料流动、模具填充、锻造负荷、模具应力、晶粒流动、金属微结构和缺陷产生发展情况等。DEFORM- 3D功能与2D类似，但它处理的对象为复杂的三维零件、模具等。不需要人工乾预，全自动网格再剖分。前处理中自动生成边界条件，确保数据准备快速可靠。
2）测量四种温度下，毛坯最大载荷值，作出温度-载荷变化曲线
3）测量四种温度下，毛坯最大和最小等效应变值，最大和最小温度值，作出初始温度-应变、初始温度-最终温度变化曲线。
第二部分：实验过程记录（可加页）（包括实验原始数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）
一、前处理
1.进入DEFORM前处理窗口
17.下模的建模过程同上模基本相同，只是不用设定运动参数，因为下模是固定不动的。完成后，点击下一步
18.模型的装配。首先点击“Automatic position（自动定位）”，查看自动定位后的模型，如果需要调整，则点击“Position objects（物体定位）”，采用“Offset（补偿）”的方式调整。完成后，下一步。
源自文库图5
6．模拟控制设定
单击 图标，打开模拟控制窗口，再单击step按钮进入步控制，依次对各项进行设置，将每一步下压距离定为1mm单击ok退出，上模下压速度为10mm/s。如图6所示：
图6
7.确立边界条件
单击按钮 进入边界条件选择窗口，用鼠标单击选定毛坯中心对称面，单击 ，边界选择完后继续进行体积补偿设定。单击图标 ，然后即可进行体积的补偿。如图7.1、7.2所示：
3．对基本操作的规范程度
4．对突发事件的应急处理能力
5．实验原始记录的完整程度
6．同学之间的团结协作精神
着重考查学生的实验态度、基本操作技能；严谨的治学态度、团结协作精神
30%
结果分析
1．所分析结果是否用原始记录数据
2．计算结果是否正确
3．实验结果分析是否合理
4．对于综合实验，各项内容之间是否有分析、比较与判断等
在安装有WINdows操作系统和deform-3D软件的系统中，单击启动软件。
选择file|new，增加一个新问题，出现问题设置窗口。保持系统设置不变，单击next按钮，打开deform-3D前处理器，进入前处理环境。如图1.1所示：
图1.1
2.设置模拟控
单击 图标，打开“simulation control”窗口。在该窗口中改变模拟标题为newtrial，选择系统单位为“SI”，其他默认为系统设置，单击OK按钮退出窗口。如图2.1所示：
图9.2
10.退出前处理窗口
单击保存按钮，关闭前处理窗口。
二．Deform求解
1.打开一个预保存的问题
2.求解，单击Run，开始模拟。
三．Deform后处理
当模拟完成后，单击“post processor”中的“Deform-3D Post”，弹出后处理窗口。
测量镦粗后锻件底面半径
1.测量镦粗后锻件X、Y方向尺寸，单击按钮 ，分别测量X,Y方向直径尺寸。如图1.1所示：
3.在右下角的对话框中，按照提示选择单位为“SI（国际单位制）
4.在右下角的对话框中，按照提示选择过称类型为“Hot Forging（热铸造）”
5.温度计算类型为“Calculate temperature in piece only（只计算坯料温度）
6.形状复杂度和精确度都选择“Moderate（中度）”
1、本规范适用于理工科类专业实验课程，文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂不执行。
2、每门实验课程一般会包括许多实验项目，除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外，其他实验项目均应按本格式完成实验报告。
3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。每部分均在实验成绩中占一定比例。各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。各专业也可以根据具体情况，调整考核内容和评分标准。
图1.1
2测量应变分布，如下图所示
3、载荷曲线如下图所示
10mm/s应力载荷曲线
4、温度变化如下图所示
第二部分：实验过程记录（可加页）（包括实验原始数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）
一、前处理
6.启动DEFORM-3D软件，新建一个类型为“Forming”的问题。
7.设置保存目录，并为该问题命名为“WuJinfeng-13”
2．DEFORM求解（Simulator Processer）
3．DEFORM后处理（Post Processer）
了解DEFORM后处理中的常用图标。
步的选择
真实应变
金属流线
载荷——行程曲线
体积变化曲线
四、实验任务
已知条件
毛坯尺寸：底面半径60mm，高度200mm
毛坯材料：AISI-1025[1800-2200F(1000-1200℃)
单击Generate Mesh按钮，生成网格如图4.2所示：
图4.1
图4.2
5.材料的选择
单击“workpiece使其高亮显示，单击材料按钮，右边显示材料选择窗口，单击steel，选择材料AISI-1025[1800-2200F(1000-1200C)]。单击Assign Material按钮，将所选材料导入到Workpiece中，如图5所示：
图8.1
选择Top Die—（1）workpiece，单击Edit，将constantly选项设置为0.3，其他为系统默认设置即可，单击close。同样设置Bottom Die—（1）workpiece。如图8.2所示：
图8.2
单击图标 ，然后单击Generate All按钮，毛坯与凸凹模的接触即生成，单击Ok退出。
三、实验步骤
1．DEFORM前处理过程（Pre Processer）
进入DEFORM前处理窗口。
了解DEFORM前处理中的常用图标
设置模拟控制
增加新对象
网格生成
材料的选择
确立边界条件
温度设定
凸模运动参数的设置
模拟控制设定
设定对象间的位置关系
对象间关系“Inter-Object”的设定
生成数据库
退出前处理窗口
(2)对镦粗过程进行模拟，完成以下操作：
1）比较两种模型模拟所得结果：应变、温度、工件尺寸、载荷
(3)在DEFORM-3D/Forming模型中，分别对毛坯初始温度为900、1000、1100、1200℃四种情况进行模拟，完成以下操作：
1）测量四种温度下，毛坯最终成形尺寸（X、Y方向尺寸），作出温度-尺寸变化曲线。
6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。
附表：实验考核参考内容及标准
观测点
考核目标
成绩组成
实验预习
1．预习报告
2．提问
3．对于设计型实验，着重考查设计方案的科学性、可行性和创新性
对实验目的和基本原理的认识程度，对实验方案的设计能力
20%
实验过程
1．是否按时参加实验
2．对实验过程的熟悉程度
11.设置划分的网格数目为10000，单击“Generate mesh（创建网格）”，下一步
12.定义对称平面。在模型上选择对称平面，会以绿色高亮显示，如下图，下一步
13.定义坯料材料，单击“Import material from library（从材料库导入）”，选择“AISI-1025”，点击“Load（装载）”确定，下一步
学生学号
实验课成绩
学生实验报告书
实验课程名称
材料成型CAE综合实验
开课学院
指导教师姓名
学生姓名
学生专业班级
--
学年
第
学期
实验教学管理基本规范
实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节；实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。为加强实验过程管理，改革实验成绩考核方法，改善实验教学效果，提高学生质量，特制定实验教学管理基本规范。
图2.1
3. 增加新对象通过单击对象树下等插入对象按钮 ，添加新对象workpiece，单击 按钮，为新增对象建立几何模型。为新增对象建立几何模型。单击按钮出现Geometry Forming对话框，在其中输入直径，高度和旋转角度的参数。如图3.1、3.2所示:
图3.1
图3.2
4.网格生成
为了将workpiece生产网格，单击mesh按钮。在Tool标签下对网格数量进行选择，设置为10000，如图4.1.所示。在detailed settings中将Size Ratio设置为1.
图8.1
9．设置对象间的位置关系
单击单击 按钮，位移图标 ，设置参数使上下模移动到恰当的位置。如图9所示
图9.1
图9.2
10.对象间关系“Inter-Object”设定
单击 按钮，由于当前没有设定关系，会弹出一个对话框询问是否希望系统添加默认的关系，单击Yes按钮后，进入过盈对象关系设定窗口，如图8.1所示：
DEFORM- 3D模型来自CAD系统的面或实体造型（STL/SLA）格式。DEFORM -3D是一套基于工艺模拟系统的有限元系统(FEM)，专门设计用于分析各种金属成形过程中的三维(3D)流动，提供极有价值的工艺分析数据，有关成形过程中的材料和温度流动。典型的DEFORM-3D应用包括锻造、挤压、镦头、轧制,自由锻、弯曲和其他成形加工手段。
19.定义接触条件。设置摩擦系数为“Hot forging（lubricated）0.3”，其余参数保持默认设置，单击“Generate contact nodes（生成接触节点）”，下一步。
毛坯温度：1200℃
单元数：10000
模具尺寸：长度200，宽度150，高度60
上模压下量100mm，压下速度10mm/s
完成如下操作
(1)分别在DEFORM-3D/Preprocessor和DEFORM-3D/Forming中建立圆柱体镦粗模拟分析模型，生成以“姓名拼音-学号”命名的.DB文件，如：金坤操作命名为JinKun-07
图8.3
11.凸模运动参数的设置
单击“Top die”，待其高亮显示后单击Movement图标，设定凸模的运动参数。如图11.1所示：
图11.1
12．生成数据库
单击 按钮，出现如图9.1所示的窗口，单击Check按钮，开始对各项数据进行检查。如图9.2所示。检查无误后，单击Generate按钮生成数据库。单击Close按钮，退出该窗口。
14.定义边界条件。由于前面已经定义了对称面，所以此处的边界条件为已定义状态。
15.模具温度设定为默认的“150℃”，建模过程同坯料的相同，上下模的尺寸参数都为：长200mm、宽150mm、高60mm，下一步
16定义上模的运动类型为“Speed/Load（速度/负载）”，方向为“-Z”，然后选择“Speed（速度）”，并定义大小为10mm/sec
考查学生对实验数据处理和现象分析的能力；对专业知识的综合应用能力；事实求实的精神
50%
实验课程名称材料成型数值模拟
实验项目名称
利用DEFORM3D模拟镦粗锻造成型
实验成绩
实验者
专业班级
组别
同组者
实验日期
第一部分：实验预习报告（包括实验目的、意义，实验基本原理与方法，主要仪器设备及耗材，实验方案与技术路线等）
4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。教师要在实验过程中抽查学生预习情况，在学生离开实验室前，检查学生实验操作和记录情况，并在实验报告第二部分教师签字栏签名，以确保实验记录的真实性。
5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩，完整保存实验报告。在完成所有实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告，按班级交课程承担单位（实验中心或实验室）保管存档。
图7.1图7.2
8.温度设定
单击“workpiece”、“Top Die”、“Bottom Die”中的general图标，在“Temperature”中单击Assign temperature按钮，输入合适的温度值，单击OK，使温度确定下来。依照标准毛坯温度设为1200摄氏度，上下模温度均为常温20摄氏度。如图8.1所示：
8.物体的数目选择为“1 workpiece+2 dies（一个工件加两个模具）”
9.坯料温度设为“1200℃”，下一步
10.选择物体形状为“Cylinder（柱状）”，尺寸参数如下图所示，点击“Create（创建）”，完成坯料建模，下一步
一、实验目的
1）了解认识DEFORM-3D软件的窗口界面。
2）了解DEFORM-3D界面中功能键的作用。
3）掌握利用DEFORM-3D有限元建模的基本步骤。
4）学会对DEFORM-3D模拟的数据进行分析。
二、实验原理
DEFORM-3D是在一个集成环境内综合建模、成形、热传导和成形设备特性进行模拟仿真分析。适用于热、冷、温成形，提供极有价值的工艺分析数据。如：材料流动、模具填充、锻造负荷、模具应力、晶粒流动、金属微结构和缺陷产生发展情况等。DEFORM- 3D功能与2D类似，但它处理的对象为复杂的三维零件、模具等。不需要人工乾预，全自动网格再剖分。前处理中自动生成边界条件，确保数据准备快速可靠。
2）测量四种温度下，毛坯最大载荷值，作出温度-载荷变化曲线
3）测量四种温度下，毛坯最大和最小等效应变值，最大和最小温度值，作出初始温度-应变、初始温度-最终温度变化曲线。
第二部分：实验过程记录（可加页）（包括实验原始数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）
一、前处理
1.进入DEFORM前处理窗口
17.下模的建模过程同上模基本相同，只是不用设定运动参数，因为下模是固定不动的。完成后，点击下一步
18.模型的装配。首先点击“Automatic position（自动定位）”，查看自动定位后的模型，如果需要调整，则点击“Position objects（物体定位）”，采用“Offset（补偿）”的方式调整。完成后，下一步。
源自文库图5
6．模拟控制设定
单击 图标，打开模拟控制窗口，再单击step按钮进入步控制，依次对各项进行设置，将每一步下压距离定为1mm单击ok退出，上模下压速度为10mm/s。如图6所示：
图6
7.确立边界条件
单击按钮 进入边界条件选择窗口，用鼠标单击选定毛坯中心对称面，单击 ，边界选择完后继续进行体积补偿设定。单击图标 ，然后即可进行体积的补偿。如图7.1、7.2所示：
3．对基本操作的规范程度
4．对突发事件的应急处理能力
5．实验原始记录的完整程度
6．同学之间的团结协作精神
着重考查学生的实验态度、基本操作技能；严谨的治学态度、团结协作精神
30%
结果分析
1．所分析结果是否用原始记录数据
2．计算结果是否正确
3．实验结果分析是否合理
4．对于综合实验，各项内容之间是否有分析、比较与判断等
在安装有WINdows操作系统和deform-3D软件的系统中，单击启动软件。
选择file|new，增加一个新问题，出现问题设置窗口。保持系统设置不变，单击next按钮，打开deform-3D前处理器，进入前处理环境。如图1.1所示：
图1.1
2.设置模拟控
单击 图标，打开“simulation control”窗口。在该窗口中改变模拟标题为newtrial，选择系统单位为“SI”，其他默认为系统设置，单击OK按钮退出窗口。如图2.1所示：
图9.2
10.退出前处理窗口
单击保存按钮，关闭前处理窗口。
二．Deform求解
1.打开一个预保存的问题
2.求解，单击Run，开始模拟。
三．Deform后处理
当模拟完成后，单击“post processor”中的“Deform-3D Post”，弹出后处理窗口。
测量镦粗后锻件底面半径
1.测量镦粗后锻件X、Y方向尺寸，单击按钮 ，分别测量X,Y方向直径尺寸。如图1.1所示：
3.在右下角的对话框中，按照提示选择单位为“SI（国际单位制）
4.在右下角的对话框中，按照提示选择过称类型为“Hot Forging（热铸造）”
5.温度计算类型为“Calculate temperature in piece only（只计算坯料温度）
6.形状复杂度和精确度都选择“Moderate（中度）”
1、本规范适用于理工科类专业实验课程，文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂不执行。
2、每门实验课程一般会包括许多实验项目，除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外，其他实验项目均应按本格式完成实验报告。
3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。每部分均在实验成绩中占一定比例。各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。各专业也可以根据具体情况，调整考核内容和评分标准。
图1.1
2测量应变分布，如下图所示
3、载荷曲线如下图所示
10mm/s应力载荷曲线
4、温度变化如下图所示
第二部分：实验过程记录（可加页）（包括实验原始数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）
一、前处理
6.启动DEFORM-3D软件，新建一个类型为“Forming”的问题。
7.设置保存目录，并为该问题命名为“WuJinfeng-13”
2．DEFORM求解（Simulator Processer）
3．DEFORM后处理（Post Processer）
了解DEFORM后处理中的常用图标。
步的选择
真实应变
金属流线
载荷——行程曲线
体积变化曲线
四、实验任务
已知条件
毛坯尺寸：底面半径60mm，高度200mm
毛坯材料：AISI-1025[1800-2200F(1000-1200℃)
单击Generate Mesh按钮，生成网格如图4.2所示：
图4.1
图4.2
5.材料的选择
单击“workpiece使其高亮显示，单击材料按钮，右边显示材料选择窗口，单击steel，选择材料AISI-1025[1800-2200F(1000-1200C)]。单击Assign Material按钮，将所选材料导入到Workpiece中，如图5所示：
图8.1
选择Top Die—（1）workpiece，单击Edit，将constantly选项设置为0.3，其他为系统默认设置即可，单击close。同样设置Bottom Die—（1）workpiece。如图8.2所示：
图8.2
单击图标 ，然后单击Generate All按钮，毛坯与凸凹模的接触即生成，单击Ok退出。
三、实验步骤
1．DEFORM前处理过程（Pre Processer）
进入DEFORM前处理窗口。
了解DEFORM前处理中的常用图标
设置模拟控制
增加新对象
网格生成
材料的选择
确立边界条件
温度设定
凸模运动参数的设置
模拟控制设定
设定对象间的位置关系
对象间关系“Inter-Object”的设定
生成数据库
退出前处理窗口
(2)对镦粗过程进行模拟，完成以下操作：
1）比较两种模型模拟所得结果：应变、温度、工件尺寸、载荷
(3)在DEFORM-3D/Forming模型中，分别对毛坯初始温度为900、1000、1100、1200℃四种情况进行模拟，完成以下操作：
1）测量四种温度下，毛坯最终成形尺寸（X、Y方向尺寸），作出温度-尺寸变化曲线。
6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。
附表：实验考核参考内容及标准
观测点
考核目标
成绩组成
实验预习
1．预习报告
2．提问
3．对于设计型实验，着重考查设计方案的科学性、可行性和创新性
对实验目的和基本原理的认识程度，对实验方案的设计能力
20%
实验过程
1．是否按时参加实验
2．对实验过程的熟悉程度
11.设置划分的网格数目为10000，单击“Generate mesh（创建网格）”，下一步
12.定义对称平面。在模型上选择对称平面，会以绿色高亮显示，如下图，下一步
13.定义坯料材料，单击“Import material from library（从材料库导入）”，选择“AISI-1025”，点击“Load（装载）”确定，下一步
学生学号
实验课成绩
学生实验报告书
实验课程名称
材料成型CAE综合实验
开课学院
指导教师姓名
学生姓名
学生专业班级
--
学年
第
学期
实验教学管理基本规范
实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节；实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。为加强实验过程管理，改革实验成绩考核方法，改善实验教学效果，提高学生质量，特制定实验教学管理基本规范。
图2.1
3. 增加新对象通过单击对象树下等插入对象按钮 ，添加新对象workpiece，单击 按钮，为新增对象建立几何模型。为新增对象建立几何模型。单击按钮出现Geometry Forming对话框，在其中输入直径，高度和旋转角度的参数。如图3.1、3.2所示:
图3.1
图3.2
4.网格生成
为了将workpiece生产网格，单击mesh按钮。在Tool标签下对网格数量进行选择，设置为10000，如图4.1.所示。在detailed settings中将Size Ratio设置为1.
图8.1
9．设置对象间的位置关系
单击单击 按钮，位移图标 ，设置参数使上下模移动到恰当的位置。如图9所示
图9.1
图9.2
10.对象间关系“Inter-Object”设定
单击 按钮，由于当前没有设定关系，会弹出一个对话框询问是否希望系统添加默认的关系，单击Yes按钮后，进入过盈对象关系设定窗口，如图8.1所示：
DEFORM- 3D模型来自CAD系统的面或实体造型（STL/SLA）格式。DEFORM -3D是一套基于工艺模拟系统的有限元系统(FEM)，专门设计用于分析各种金属成形过程中的三维(3D)流动，提供极有价值的工艺分析数据，有关成形过程中的材料和温度流动。典型的DEFORM-3D应用包括锻造、挤压、镦头、轧制,自由锻、弯曲和其他成形加工手段。
19.定义接触条件。设置摩擦系数为“Hot forging（lubricated）0.3”，其余参数保持默认设置，单击“Generate contact nodes（生成接触节点）”，下一步。
毛坯温度：1200℃
单元数：10000
模具尺寸：长度200，宽度150，高度60
上模压下量100mm，压下速度10mm/s
完成如下操作
(1)分别在DEFORM-3D/Preprocessor和DEFORM-3D/Forming中建立圆柱体镦粗模拟分析模型，生成以“姓名拼音-学号”命名的.DB文件，如：金坤操作命名为JinKun-07
图8.3
11.凸模运动参数的设置
单击“Top die”，待其高亮显示后单击Movement图标，设定凸模的运动参数。如图11.1所示：
图11.1
12．生成数据库
单击 按钮，出现如图9.1所示的窗口，单击Check按钮，开始对各项数据进行检查。如图9.2所示。检查无误后，单击Generate按钮生成数据库。单击Close按钮，退出该窗口。
14.定义边界条件。由于前面已经定义了对称面，所以此处的边界条件为已定义状态。
15.模具温度设定为默认的“150℃”，建模过程同坯料的相同，上下模的尺寸参数都为：长200mm、宽150mm、高60mm，下一步
16定义上模的运动类型为“Speed/Load（速度/负载）”，方向为“-Z”，然后选择“Speed（速度）”，并定义大小为10mm/sec
考查学生对实验数据处理和现象分析的能力；对专业知识的综合应用能力；事实求实的精神
50%
实验课程名称材料成型数值模拟
实验项目名称
利用DEFORM3D模拟镦粗锻造成型
实验成绩
实验者
专业班级
组别
同组者
实验日期
第一部分：实验预习报告（包括实验目的、意义，实验基本原理与方法，主要仪器设备及耗材，实验方案与技术路线等）
4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。教师要在实验过程中抽查学生预习情况，在学生离开实验室前，检查学生实验操作和记录情况，并在实验报告第二部分教师签字栏签名，以确保实验记录的真实性。
5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩，完整保存实验报告。在完成所有实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告，按班级交课程承担单位（实验中心或实验室）保管存档。
图7.1图7.2
8.温度设定
单击“workpiece”、“Top Die”、“Bottom Die”中的general图标，在“Temperature”中单击Assign temperature按钮，输入合适的温度值，单击OK，使温度确定下来。依照标准毛坯温度设为1200摄氏度，上下模温度均为常温20摄氏度。如图8.1所示：