Deform有限元模拟技术介绍及应用

应力 应变 温度 缺陷
破例
CATIA
DYNAFORM
ANSYS
SYSWELD
常见的模拟软件
DEFORM
CMG SUITE
HYPERMESH
ABAQUS
MOLDFLOW
LOGO
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
FEM Terminal Printer
自定义过程，计算准确可靠
DEFORM模拟软件的产品功能
3D
用于热、
后处理功
冷、温
模
能强大
成形
拟
热交换
材
分析
自动网格 再剖分
料
产品功能
流
单步模
动
具应力
的 理
分析方 便快捷
自动生 成边界 条件
想 工
解决胀 压成形 工艺
集成有成 形设备模 型
具
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内容
1
有限元模拟技术的概述
2
DEFORM模拟软件的简介
3
DEFORM模拟软件的系统结构及产品功能
4 DEFORM模拟软件在材料加工中的应用举例 6
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。
静态 隐式
有限元模拟算法
动态 显式
数值模拟：求偏微分方wk.baidu.com的数值解
数值模 拟方法
•1.有限元法、 • 2.边界元法、 • 3.离散单元法 •4.有限差分法
• 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-HT Module
DEFORM-Tools
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 • 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
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
• 模拟的步数根据压下量进行计算
LOGO
启动控制模拟器
• 网格重划分
LOGO
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
LOGO
LOGO
LOGO
LOGO
LOGO
点追踪
LOGO
包套厚度为3mm 包套厚度为8mm
髙 径 比 为 2
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
模拟控制设置
生成数据库文件
优越 性
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
对象的导入
上模 TiAl合金
包套厚度为5mm
LOGO
当变形量达到70%时各点的应变值
包 套 厚 度 为 3
应变值(mm/mm)
3.5 3.12
3
2.5
2
1.5
1.45
1.39
2.13
1.68 1.46
1
0.575 0.5
0
1
2
3
4
5
6
7
位置点
髙径比为2
应变值(mm/mm)
3 2.8
2.51 2.5
2
1.5
1.34
1.21
1 0.765
0.5
1.32 1.23
0
1
2
3
4
5
6
7
位置点
髙径比为2.5
应变值(mm/mm)
3
2.5
2
1.5 1.23
1
0.5
0 1
2.64 2.06
1.4 0.664
0.924
0.948
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
研究新的可视化技 术 CAD-FEM-CAD接 口技术
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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
C
启动模拟计算器
D
后处理操作
前期造型
成形过程
LOGO
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
CAD/CAM Mash generator Material Data Base
Simulation Engine
DEFORM DATA BASE
Utility
DEFORM系统结构
Postprocessor Preprocessor
单元技术及网格划分 算法的选择 ，本构关系
接触、缺陷处理 仿真与集成
技术关 键
几何建模
前处理
求解
分析过程
后处理
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