Deform-6.1-开式模锻模拟实例

DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟1一．DEFORM软件介绍DEFORM系列软件是由位于美国OhioClumbus的科学成形技术公司（ScienceFormingTechnologyCorporation）开发的。该系列软件主要应用于金属塑性加工、热处理等工艺数值模拟、它的前身是美国Battelle实验室开发的ALPID软件。在1991年成立的SFTC公司将其商业化，目前，Deform软件已经成为国际上流行的金属加工数值模拟软件之一。其主要软件产品有：1.DEFORM-2D（二维）适用于各种常见的UNIX工作站平台（HP，SGI，SUN，DEC，IBM）和Windows-NT微机平台。可以分析平面应变和轴对称等二维模型。它包含了最新的有限元分析技术，既适用于生产设计，又方便科学研究。2.DEFORM-3D（三维）适用于各种常见的UNIX工作站平台（HP，SGI，SUN，DEC，IBM）和Windows-NT微机平台。可以分析复杂的三维材料流动模型。用它来分析那些不能简化为二维模型的问题尤为理想。3.DEFORM-PC（微机版）适用于运行Windows95，98和NT的微机平台。可以分析平面应变问题和轴对称问题。适用于有限元技术刚起步的中小企业。4.DEFORM-PCPro（Pro版）适用于运行Windows95，98和NT的微机平台。比DEFORM-PC功能强大，它包含了DEFORM-2D的绝大部分功能。5.DEFORM-HT（热处理）附加在DEFORM-2D和DEFORM-3D之上。除了成形分析之外，DEFORM-HT还能分析热处理过程，包括：硬度、晶相组织分布、扭曲、残余应力、含碳量等。二．模锻模拟2.1创建一个新的题目正确安装DEFORM6.1后运行程序DEFORM-3D，其界面如下图所示。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟2点击或从FileNewProblem建立新的题目。弹出如下窗口。默认为Deform-3Dpreprocessor不用更改。点击Next，选择Otherlocation，选择预设的程序存储地址。注意：路径不能包含中文！点击Next，输入ProblemName，如KSMD。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟3点击Finish，完成新题目的创建，自动进入前处理窗口，其创建的文件类型为key。2.2前处理2.2.1模拟控制参数设置前处理操作窗口如下图所示，由图形显示窗口、物体显示及选择窗口、物体参数输入窗口组成。点击快捷按键，或InputSimulationControls进入模拟控制参数设置窗口。图形显示窗口物体显示及选择窗口物体参数输入窗口DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟4Units选择框中选择UI国际制单位，弹出提示框时点OK，Resetallthevaluestonewunitsystemdefaults。在SimulationTitle中可设定标题如KSMD。点击OK，完成模拟控制参数设置。2.2.2导入毛坯几何文件Deform可导入的文件格式为stl。可由UG等建模软件生成。软件默认第一物体为workpiece即毛坯。Geometry选项卡中点击ImportGeo…导入预先生成的文件mapi.stl。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟5可在图形显示窗口中看到导入的几何体。其默认物体属性为Plastic，温度为20℃，不用修改。2.2.3对毛坯进行网格划分在Mesh选项卡中，NumberofElements选项中输入网格数目。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟6网格数目根据毛坯尺寸和模拟精度要求设置，数目过多影响模拟计算速度，数目过少影响模拟效果。此实例设定为5000。点击生成网格。2.2.4设置毛坯材料在General选项卡中点击进入材料库。由于材料库中没有我们要用的材料Pb，所以要自己建立Pb的材料数据库，这部分将在附录部分介绍。选择User，在Materiallabel选择框中显示出用户自己建立的材料，点取Pb，点击Load。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟7可在物体显示及选择窗口中看到毛坯材料属性为Pb。毛坯的参数设置完成。2.2.4导入上模点击建立新几何体，其默认为TopDie即上模。同毛坯的导入一样，在Geometry选项中点击ImportGeo…，导入预先生成的topdie.stl，注意此时导入的上模已经与毛坯位置相匹配，这是因为在UG整体建模中已将上、下模及毛坯位置匹配。若尺寸为匹配可通过工具栏中快捷键，进入ObjectPositioning，进行位置调整，此方法不推荐。在General选项卡中可以看到上模默认属性为刚体Rigid，不做修改。2.2.5设置上模运动参数在Movement选项卡中ConstantValue输入上模运行速度，此实例采用5mm/sec。在Direction选取上模运行方向，可通过观察图形显示窗口中的坐标系确定运行方向，此坐标系与UG建模时坐标系相一致。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟82.2.4导入下模同上模导入一样，点击建立新几何体后，默认即为BottomDie，在Geometry选项中点击ImportGeo…，导入预先生成的bottomdie.stl。此时，所以几何体均导入成功。其整体效果如下图，可点击工具栏视图快捷键观察不同视图效果。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟92.2.5设置物间联系虽然模具和毛坯已成功导入且位置相匹配，但是个物体之间是相互独立，没有任何联系的，需要通过设置摩擦和创建接触来使各物件之间发生联系。点击工具栏快捷键，弹出Inter-Object对话框。点击Edit…，进入参数设置，如下图。Separation与FrictionType均采用默认，Constant点击下三角，选取Coldforming0.12，DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟10设置完成。点击Close返回上层对话框，点击Applytootherrelations，将摩擦条件应用于所以物间关系。在ContactBCC选择区，点击Generateall，生成物间接触。此时，物间联系设置完成，点击OK退出。2.2.6设定模拟步长和步数点击快捷按键，或InputSimulationControls进入模拟控制参数设置窗口。选择Step选项卡，SolutionStepDefinition选择WithDieDisplacement，设定步长一般为变形体单元长度的1/3，比较容易收敛，节省时间。变形体单元长度可通过CheckMesh读出。步数根据上模行程和步长来确定，起始步按默认-1，设置每两步保存一次，点击OK完成设置。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟11此时所以参数设置已经完成，点击保存。2.2.7生成数据库文件点击工具栏快捷键或InputDatabase打开数据库生成对话框。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟12数据库文件的默认存储路径为之前创建项目的存储路径，点击Check，对话框中出现Databasecanbegenerated说明没有错误可生成文件，点击Generate生成数据库文件，点击Close退出对话框。此时，前处理已经完成，点击退出，前处理窗口。2.3开始模拟21DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟13退出前处理窗口后返回到DEFORM主窗口，点击运行快捷键或Simulator中Run，开始模拟。通过Message栏可观察每步的数据情况。2.4后处理模拟完成以后，点击PostProcessor中DEFORM-3DPost进入后处理窗口，由图形显示窗口，图形显示选择窗口，图形显示控制窗口组成。通过动画播放按钮可观察模具运动和工件成形过程，通过改变视图可使显示更清楚。右击图形显示选择区的物体名称Turnoff可隐藏物件，以便观察。点击SingleObjectmode或MultiObjectmode可设置显示模式。图形显示窗口图形显示选择窗口图形显示控制窗口DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟14点击工具栏快捷键弹出Graph对话框，Plotobjects选取TopDie，可选择不同单位N或tone，点击OK，生成载荷-行程曲线。点击下拉框可查看各状况变量，点击More…或弹出对话框StateVariables可选择更多的状况变量，显示方式Display中可选择各种显示方式，Line为显示等面图。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟15点击工具栏快捷键弹出Summary对话框，可查看各步骤的数据，点击按钮可生成相应的曲线。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟162.5录制变形过程点击工具栏快捷键，弹出动画制作窗口。Setting选项卡中设置开始/结束延时和每步间隔时间，选择存储路径，点击Save自动生成变形动画。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟17三．附录3.1DEFORM建立新材料数据库由于本实例毛坯采用Pb，而DEFORM原有材料库中并没有此材料，所以需要我们自己建立Pb的数据库。因为通过新建材料数据来建立新材料是十分困难的，所以我们选择在现有材料的基础上通过更改其参数来得到我们所需的材料。在前处理窗口中点击工具栏快捷键，弹出Material对话框。首先我们载入一种原有材料，点击Loadfromlib，打开材料库。选择Al，点击Load。注意：Deform采用的是美国标号。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟18载入后，材料Al的参数便呈现出来。需要我们修改的参数有杨氏模量、泊松比、线膨胀系数、热容、热传导率、放射率、扩散系数等，其中最重要的是对流动应力-应变曲线的修改。点击上图所示俺就，然出流动应力-应变曲线。其中包括不同温度和不同应变率下的流动应力值。由于我们是在室温下进行模拟，所以删除其他温度。参考下面曲线，可取不同应变率对应的应力和应变值，对流动应力-应变曲线进行修改。注意：单位的换算。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟19DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟20数据修改完成后，即生产为现有数据的流动应力-应变曲线。通过PlotInt.功能进行曲线绘制，可以根据已有数据绘制出其他应变率下的曲线，当然这是根据现有数据进行耦合得到的，与实际曲线有差距。其余参数可以通过查询有关资料，进行修改。参数修改完成之后，点击Saveinlib.更改材料标签，点击OK，就可以将修改后的材料作为新材料存储到材料库中。DEFORM6.1开始模锻模拟——王伟21下次使用时，Source选为User，就可以载入之前建立的新材料数据库。