deform基础

一、刚（粘）塑性有限元法基本原理

刚（粘）塑性有限元法忽略了金属变形中的弹性效应，依据材料发生塑性变形时应满足的塑性力学基本方程，以速度场为基本量，形成有限元列式。这种方法虽然无法考虑弹性变形问题和残余应力问题，但可使计算程序大大简化。在弹性变形较小甚至可以忽略时，采用这种方法可达到较高的计算效率。

刚塑性有限元法的理论基础是Markov变分原理。根据对体积不变条件处理方法上的不同（如拉格朗日乘子法、罚函数法和体积可压缩法），又可得出不同的有限元列式，其中罚函数法应用比较广泛。根据Markov变分原理，采用罚函数法处理，并用八节点六面体单元离散化，则在满足边界条件、协调方程和体积不变条件的许可速度场中 对应于真实速度场的总泛函为：

∏≈∑π（ｍ）＝∏（１，２，…，ｍ）（１）

对上式中的泛函求变分，得：

∑＝０（２）

采用摄动法将式（２）进行线性化：

＝＋ Δｕ ｎ（３）

将式（３）代入式（２），并考虑外力、摩擦力在局部坐标系中对总体刚度矩阵和载荷列阵，通过迭代的方法，可以求解变形材料的速度场。

二、Deform-3d基本模拟功能

切削machining（cutting）

成形forming

模具应力分析die stress analysis

滚轧shap and ring rolling

热处理heat treatment

三、Deform-3d基本结构与方法

包括前处理程序（Pre-processor）、模拟程序（simulator）和后处理程序（Post Processor）。首先要在ＣＡＤ软件（如Pro/E、UG等）中进行实体造型，建立模具和坯料的实体信息并将其转换成相应的数据格式（STL）；然后在软件中设定变形过程的相应环境信息，进行网格剖分；再在应用软件上进行数值模拟计算；最后在后处理单元中将计算结果按需要进行输出。

事实上，由于设置了冷成形、工件材料、模具等信息后，环境条件几乎全是默认的。因此只要熟悉了操作步骤，严格按要求操作可以顺利完成预设置工作（pre-processor）；设置完成后，通过数据检查（check data）、创建数据库（generate data），将数据保存，然后关闭操作；开启模拟开关（switch simulation）、运行模拟程序（run simulation），进入模拟界面，模拟程序开始自动解算，在模拟解算过程中，可以打开模拟图表（simulation graphics）监视模拟解算进程，并进行图解分析，对变形过程、应力、应变、位移、速度等进行监视。

应用后处理器（post processor），分析演示变形过程，也可以打开动画控制开关（animation control），隐去工（模）具（single object mode），进行动画演示。并同时可以打开概要（summary）和图表（graph），对荷栽、应力、应变、位移和速度等进行详细分析。

四、软件安装

Deform-3d软件的安装，只要按提示操作，可以顺利完成安装。安装完成后，分别打开原始程序文件夹和已经安装好的程序文件夹，在原始文件夹中找到

MAGNiTUDE 文件夹并打开，将其中的文件拷贝到已经打开的安装文件夹中，重新启动计算机。（to be continued）

五、操作步骤

1、问题设置（problem setup）

——打开程序，在打开的界面上，点击“文件file”

——在下拉菜单中，选择“新问题new problem”

——在问题设置（Problem Setup）菜单中的问题类型（Problem Type）栏，选择“成形forming”

——在问题位置（P roblem location）中，一般选家庭目录（Under problem home directory））

——修改问题名称problem name（可以不改）

—点击“完成finish”，打开操作界面。操作的第一步，问题设置即宣告完成。（to be continued）

五、操作步骤之二

有了前面的问题设置，就可以进入操作，本节主要介绍对象（工件）设置中的几何模型设置。

2、操作设置（operation setup）

——选择“公制SI”

——修改操作名称operation name（可以不改）

——选择加工形式Process type（选择冷成形cold forming）

——选择形状复杂度shape complexity（一般默认为适度）

——设置对象（工件）object (workpiece)

——工件形状选择workpiece shape（整体或对称）

——对象数量选择number of objects

—设置工件对象（温度、塑性等已经默认）

——对象模型，选择“导入或定义初级模型import geometry or define primitive geometry”，也可以点击“输入模型import geometry”从其它文件夹中导入对象模型，但模型一般要用Pro/E 等三维软件模型，并要转换为STL格式，才可以导入。这里我们选择了“导入或定义初级模型”。

——在打开的界面对话框内，通过输入确定工件形状与尺寸，完成工件模型的导入。

（to be continued）

——通过输入确定工件形状与尺

寸

——网络划分mesh，输入单元数，一般选2000~3000。

——选择材料material（从材料库中选择import material from library）

——设置边界条件boundary condition（一般为默认）

——上模设置top die

方法与工件设置类似。如：输入或界定对象模型import object or define primitive geomitry等，不再重复。

——上模运动设置movement（一般选默认）