有限元模拟技术

研究新的可视化技 术 CAD-FEM-CAD接 口技术
• 专门适用于塑性加工领域的CAE分析软件 • 基于有限元的工艺仿真系统
LOGO
DEFORM-3D
DEFORM-2D
DEFORM-PC
软件产品
DEFORM-Tools
DEFORM-HT Module
LOGO
Deform-3D软件的优点
• ①设计工具和产品工艺流程，减少昂贵的现 场试验成本 • ②提高模具设计效率，降低生产和材料成本
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5
DEFORM模拟软件在材料加工中的应用
以DEFORM软件在塑性成形中的应用为主，以 TiAl合金的包套镦粗以及方形件的锻压为例，详 细介绍deform的功能，应用的步骤，以及可以 解决的一些主要问题
A
前期造型
B
模拟的前处理
Preprocessor
Postprocessor
DEFORM DATA BASE
Utility
DEFORM系统结构
DEFORM模拟软件的产品功能
模 拟 材 料 流 动 的 理 想 工 具
热交换 分析 后处理功 能强大 用于热、 冷、温 成形 自动网格 再剖分
自定义过程，计算准确可靠
3D
产品功能
单步模 具应力 分析方 便快捷 解决胀 压成形 工艺 集成有成 形设备模 型 自动生 成边界 条件
C
启动模拟计算器
D
后处理操作
前期造型
模型接口格式 ：STL、UNV、PDA、AMG
Pro/E进行建立三维几何实体模型
TiAl合金的直径为14mm
材料参数：
材料的不同参数组合图
模拟前处理

几何模型的导入 网格划分 材料定义 物体的接触和摩擦定义 模拟参数的设定
创建一个新的题目
设置模拟参数
包套厚度为8mm
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当变形量达到70%时各点的应变值
3.5 3 3.12 3 2.5 2.51 2.8 2.5 2.13 2 1.68 1.5 1.45 1.39 1.46
包 套 厚 度 为 3
应变值(mm/mm)
应变值(mm/mm)
2
1.5 1.21 1 0.765
1.34
1.32
1.23
1 0.575 0.5
缺陷
应力
应变
温度
破例
CATIA
DYNAFORM ANSYS
SYSWELD
DEFORM
常见的模拟软件
CMG SUITE
HYPERMESH
ABAQUS
MOLDFLOW
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2
DEFORM模拟软件的简介
• 由美国Ohio Clumbus公司开发，前身是美 国空军Battle实验室开发的ALPID软件，主 要用于塑性加工，热处理等工艺
对象的导入
上模 TiAl合金 包套 下模
网格划分
网格数为5000的包套
网格数为500的包套
材料的定义
key文件
TiAl合金的材料为： Ti-46.3Al-2.0V-1.0Cr-0.5Ni-3_s002 包套的材料选择321不锈钢
模 型 定 位
定位前的模型
定位后的模型
接触关系定义
上下模移动参数及物体温度
• ③缩短新产品的研究开发周期
• ④后处理菜单为用户提供了直观方便的评价 成形过程
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3
DEFORM模拟软件的系统结构
• 高度模块化、集成化的有限元模拟系统
LOGO
Simulation Engine CAD/CAM Mash generator Material Data Base FEM Terminal Printer
0.5
0 0 1 2 3 1 2 3 4 5 6 7
位置点
4
5
6
7
位置点
髙径比为2
3 2.64
髙径比为2.5
应变值(mm/mm)
2.5
2.06 2
1.5 1.23 1
1.4
0.924 0.664
0.948
0.5
0 1 2 3 4 5 6 7
位置点
髙径比为3
发展方向
提高模拟的效率和精 度
提高分析模拟能力 优越 性
静态 隐式
有限元模拟算法
动态 显式
数值模拟：求偏微分方程的数值解
数值模 拟方法
来自百度文库
•1.有限元法、 • 2.边界元法、 • 3.离散单元法 •4.有限差分法
单元技术及网格划分
算法的选择 ，本构关系
技术关 键
接触、缺陷处理
仿真与集成
几何建模
前处理
求解
后处理
分析过程
应用
以对工艺参数和几何参数进 行优化计算，从宏观分析发 展到微观分析，可以预测弹 性回复 残余应力、加工硬化， 预测工件在变形过程中的微 观组织， 模拟退火、正火等 热处理过程中的材料组织化； 还能分析较复杂的耦合问题
模拟控制设置
生成数据库文件
综上本模拟试验中所选取的基本参数：
• • • • • • • • • TiAl合金坯料的直径为14mm TiAl合金坯料髙径比为2，2.5，3 包套材料为321不锈钢，厚度为3，5，8mm 上下模尺寸为50×50×15mm，温度为20 ℃ TiAl合金的温度为1150℃ 上模向下运动的速度为1mm/sec 各物体之间的接触摩擦系数为0.3 公差设为最佳值 模拟控制中步长设为0.7mm
内 容
1 有限元模拟技术的概述 DEFORM模拟软件的简介
2
3 4 6
DEFORM模拟软件的系统结构及产品功能 DEFORM模拟软件在材料加工中的应用举例
有限元模拟软件的概述
有限元的基本思想在20世纪40年代初就已经提出， 到70年代才开始逐渐被应用，应用的范围，分析 的对象也越来越广，分析的作用也更加强大 有限元法 求解数学表述的连续体问题的一种一般离散化方法 。把整个系统分解成性态容易了解的单个的元件 或“ 单元”，然后由这些元件重建原来的系统， 以研究其性态变化等。
• 模拟的步数根据压下量进行计算
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启动控制模拟器
•
网格重划分
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后 处 理
• • • • 可以对整体进行分析 可以进行点追踪 图形界面比较清晰，直观形象 应够对对个物理量进行分析
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点 追 踪
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髙 径 比 为 2
包套厚度为3mm
包套厚度为5mm