DEFORM3D大体操作入门.docx

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DEFORM3D大体操作入门

DEFORM-3D大体操作入门

QianRF

前言

有限元法是依照变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方式。

由于采纳类型普遍的边界条件，对工件的几何形状几乎没有什么限制和求解精度高而取得普遍的应用。

有限元法在40年代提出，通过不断完善，从起源于结构理论、进展到持续体力学场问题，从静力分析到动力问题、稳固问题和波动问题。

随着运算机技术的进展与应用，为解决工程技术问题，提供了极大的方便。

现有的计算方式（解析法、滑移线法、上限法、变形功法等）由于材料的本构关系，工具及工件的形状和摩擦条件等复杂性，难以取得精准的解析解。

因此一样采纳假设、简化、近似、平面化等处置，结果与实际情形差距较大，因此应用不普及。

有限元数值模拟的目的与意义是为计算变形力、验算工模具强度和制订合理的工艺方案提供依据。

通过数值模拟能够取得金属变形的规律，速度场、应力和应变场的散布规律，和载荷-行程曲线。

通过对模拟结果的可视化分析，能够在现有的模具设计上预测金属的流动规律，包括缺点的产生（如角部充不满、折叠、回流和断裂等）。

利用取得的力边界条件对模具进行结构分析，从而改良模具设计，提高模具设计的合理性和模具的利用寿命，减少模具从头试制的次数。

通过模具虚拟设计，充分查验模具设计的合理性，减少新产品模具的开发研制时刻，对用户需求做出快速响应，提高市场竞争能力。

一、刚（粘）塑性有限元法大体原理  

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知足的塑性力学大体方程，以速度场为大体量，形成有限元列式。

这种方式尽管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。

在弹性变形较小乃至能够忽略时，采纳这种方式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。

依照对体积不变条件处置方式上的不同（如拉格朗日乘子法、罚函数法和体积可紧缩法），又可得出不同的有限元列式其中罚函数法应用比较普遍。

依照

Markov变分原理，采纳罚函数法处置，并用八节点六面体单元离散化，那么在知足边界条件、和谐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）

采纳摄动法将式（２）进行线性化：

＝＋Δｕｎ（３）  

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

二、Deform-3d大体模拟功能

切削machining（cutting）

成形forming

模具应力分析diestressanalysis

滚轧shapandringrolling

热处置heattreatment

三、Deform-3d大体结构与方式

包括前处置程序（Pre-processor）、模拟程序（simulator）和后处置程序（PostProcessor）。

第一要在ＣＡＤ软件（如Pro/E、UG等）中进行实体造型，成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进程的相应环境信息，进行网格剖分；再在应用软件上进行数值模拟计算；最后在后处置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，环境条件几乎尽是默许的。

因此只要熟悉了操作步骤，严格按要求操作能够顺利完成预设置工作（pre-processor）；设置完成后，通过数据检查（checkdata）、创建数据库（generatedata），将数据保留，然后关闭操作；开启模拟开关（switchsimulation）、运行模拟程序（runsimulation

），进入模拟界面，模拟程序开始自动解算，在模拟解算进程中，能够打开模拟图表（simulationgraphics）监视模拟解算进程，并进行图解分析，对变形进程、应力、应变、位移、速度等进行监视。

应用后处置器（postprocessor），分析演示变形进程，也能够打开动画操纵开关（animationcontrol），隐去工（模）具（singleobjectmode），进行动画演示。

并同时能够打开概要（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，能够顺利完成安装。

安装完成后，别离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，从头启动运算机。

（tobecontinued）

DEFORM-3D大体操作入门

（2）

五、操作步骤

一、问题设置（problemsetup）

——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newproblem”

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

——在问题位置（Problemlocation）中，一样选家庭目录（Underproblemhomedirectory））

——修改问落款称problemname（能够不改）

——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。

（tobecontinued） 

DEFORM-3D大体操作入门（3）

五、操作步骤之二

   有了前面的问题设置，就能够够够进入操作，本节要紧介绍对象（工件）设置中的几何模型设置。

二、操作设置（operationsetup）

——选择“公制SI”

——修改操作名称operationname（能够不改）

——选择加工形式Processtype（选择冷成形coldforming）

——选择形状复杂度shapecomplexity（一样默以为适度）

——设置对象（工件）object（workpiece）

——工件形状选择workpieceshape（整体或对称）

——对象数量选择numberofobjects

——设置工件对象（温度、塑性等已经默许）

——对象模型，选择“导入或概念低级模型importgeometryordefineprimitivegeometry”，也能够点击“输入模型importgeometry”从其它文件夹中导入对象模型，但模型一样要用Pro/E等三维软件模型，并要转换为STL格式，才能够导入。

那个地址咱们选择了“导入或概念低级模型”。

——在打开的界面对话框内，通过输入确信工件形状与尺寸，完成工件模型的导入。

（tobecontinued） 

Deform-3d大体操作入门（四）

——通过输入确信工件形状与尺寸 

——网络划分mesh，输入单元数，一样选2000~3000。

——选择材料material（从材料库被选择importmaterialfromlibrary） 

——设置边界条件boundarycondition（一样为默许） 

——上模设置topdie 

方式与工件设置类似。

如：

 输入或界定对象模型importobjectordefineprimitivegeomitry等，再也不重复。

——上模运动设置movement（一样选默许）

——速度能够修改，也能够选择默许一样不阻碍模拟

——下模设置bottomdie，如工件设置类似。

如输入或界定对象模型importobjectordefineprimitivegeomitry等，再也不重复。

——工件与上下模设置完毕后，需要对对象定位position（选择自动或手动）

——设置接触条件contact（一样为默许） 

——设置上模行程primarydiestroke

——停止设置stoppingcontrol（能够不选） 

——模拟设置simulationcontrol（一样选默许）

——创建数据库databasegeneration（假设是前面的操作正常，情形显示为“输入正确”），点击“检查数据checkdata”和“创建数据库generatedatabase”并关闭操作closeopr，完成操作设置。

（tobecontinued）

Deform-3d大体操作（五）

3、模拟解算（simulation）

——打开模拟开关switchtosimulation

——运行模拟程序runsimulation

——启动模拟（点击“OK”程序开始自动模拟解算）

——打开模拟图表simulationgraphics（模拟监视） 

——选择右边的工具栏，进行模拟监视，从上至下别离是，无图形分析none——应变分析strain——应变率分析strainrate——应力分析stress——速度分析velocity——流量分析displacement——温度分析temperature——破坏分析damege

——在右上工具栏选择去除工具，便于观看。

——在右下工具拦选择滑腻smooth，增加视觉成效。

——也能够通过右上工具拦选择网格成效。

——分析应力散布等。

    在模拟解算进程中会碰着由于网格划分的不合理而中断模拟的情形,能够通过模拟界面下方的工具拦,选择需要的栏目,一样默以为信息Message栏,也能够点击message显示信息。

（tobecontinued）

Deform-3d大体操作入门（六）

4、后处置操作（postprocessor）

——打开后处置界面deform-3dpost 

——在问题对话框被选择需要分析处置的项目，

——打开数据库（显示对象模型）

——点击单个对象模式singleobjectmode，排除工具模型，以便观测。

——点击播放按钮观测变形进程，或点击动画操纵animationcontrol，能够进行持续反复播放。

——点击概要summary或图表工具graph，打开对话框和图表，进行应力、应变、位移、速度、荷栽等分析。

——点击概要工具，打开对话框。

——选择步数和相应项目，点击小图表，显示图表。

——打开图表工具，点击应用Apply显示图表。

——能够选择不同颜色的图表背景。

——显示模型变形色谱，观测起来更直观。

终止语：

   随着数值模拟在塑性成形方面的应用愈来愈深切，模拟工作慢慢从模拟简单零件转向模拟复杂零件，从模拟单工步成形转向模拟多工步成形，从单纯的金属流动模拟转向温度场等多方面的复合模拟。

通过模拟所解决的问题再也不单纯停留在学术上，而更多的与实际相结合，应用于生产当中。

数值模拟在冷挤压成形中的应用将会有以下趋势：

①模拟复杂形状冷挤压件的成形进程；②模拟多工位冷锻成形进程；③模拟冷挤压成形进程中工件受力的同时考虑温度因素的阻碍，通过热力耦合取得更精准的结果；④研究工作将加深与实际生产的结合，更多解决生产实际问题。

（end）