冲压半片DEFORM模拟教程
1.创建新目录
打开运行DEFORM-3D软件，在较大空间的硬盘区域创建工作目录punch forming. 本例创建的文件夹路径为：F\punch forming. 更改后窗口显示如图1所示。
图1 DEFORM软件的主窗口
创建一个新的模拟项目应按以下步骤：
(1)在主窗口左上端，点击按钮，进入项目类型对话框，用鼠标单击
【Deform-3D preprocessor】，如图2所示。
(2)接着单击【next】按钮，弹出如图3所示对话框，单击【Under current selected
directory】。
(3)接着单击【next】按钮，弹出如图4所示的对话框，再此输入punch forming，
最后单击【Finish】按钮。
完成以上三个步骤后系统自动进入DEFORM-3D前处理窗口。
图2 项目类型对话框
图3 项目存储路径
图4 项目设定对话框
2.输入对象数据
定义对象信息，DERORM软件前处理会在物体数中自动创建默认名为Workpiece的对象，通过按钮加入其它对象进入物体树。一般来讲，输入模拟的workpiece对象为变形体，应该在【General】对话框中，设定对象为plastic （塑性体），如图5。
图5 对象概要信息设定对话框
输入物体几何形状，点击几何形状按钮，弹出一对话框，接着点击输入按钮，找到piliao.stl文件（stl文件是在三维建模软件中保存的文件），单击piliao.stl文件，再单击按钮，则piliao对象就会显示在前处理窗口中，如图6所示。
图6 对象的显示
接下来，对对象进行网格划分，点击物体信息栏中的按钮，出现如图7所示对话框，在【Number of Elements】栏中，滑动控制块到15万网格左右，点击【Preview】按钮，预览网格划分的是否合理，如果网格划分达到要求则单击【Generate】按钮，生成对象网格划分三维图，如图8所示。
图7 划分网格对话框
图8划分好的网格
单击【General】按钮，在对话框中点击按钮，打开材料窗口，如图9。点击Steel材料文件夹，选取材料AISI-1020，再单击Load按钮，完成材料数据输入。
图9 材料数据输入
3.输入模具
单击物体树下的按钮，添加对象Top Die，对象类型定义为刚体（rigid）,激活【Primary die】主模具开关，在【General】对话框中，点击，选取shangmo.stl文件作为上模具。
重复上述Top Die生成步骤创建Bottom Die，输入文件aomo.stl。同样选择对象类型为刚体。此时三个对象会会被显示在窗口中，如图10所示。
图10 对象输入完成
4.设置物体温度
在【General】窗口中可设置物体温度，该冲压是在室温下进行，选择默认的温度20℃，及坯料和模具都设为室温。
5.设置模具的运动
选中物体树中的Top Die对象，在对象信息栏中单击运动按钮。该模具按一定的速度运动，定义速度为20 mm/s,方向为（1,0,0），如图11所示。下模具固定不动。
图11 上模具的运动设置
6.模拟控制设定
点击按钮，进入模拟控制设定窗口。打开【Step】设定菜单，设置开始模拟数Starting Step Number为-1，负号表示它是重新划分网格的起始步，由前处理读入。设置模拟步数Number of Simulation Step为125。这意味着若模拟计算未被终止，整个人过程将分125步完成。设定Step Increment to Save 为10，这表示每模拟10步，会将中间阶段结果写入数据库。设定Top Die为Primary Die。
现在确定计算步长，单击测量工具按钮，，并单击两相邻网格节点（在显示前处理显示窗口中），最短单元尺寸大约为10 mm，如图12所示，对于简单模拟，我们可去该值的1/3，即设置Solution Step Definition为With Die Displacement类型，并设置其值为3 mm/step如图13所示。
图12 测量相邻节点最短距离
图13 模拟控制设置
7.对象关系设定
单击确定对象关间系按钮，弹出以一询问框，如图14所示，单击Yes 按钮。
图14 建立对象间关系询问框
接着出现了对象间关系设定菜单，系统默认了上模、下模与工件的主仆关系。由于上模与工件、下模与工件也是接触关系，本例中不涉及传热，但涉及摩擦问题，因此在接触特征栏中要定义它们间的摩擦系数。
单击上模（Top Die）与工件（Workpiece）关系图标，待其高亮显示后，接着点击，出现关系信息定义菜单栏，在【Deformation】下拉菜单中，选择剪（Shear）摩擦类型，在摩擦系数值栏选择常数【Constant】数，接着点击
它右边的按钮，选择Cold forming（Steel dies），摩擦系数0.12就会显示在摩擦系数值一栏中。单击【Close】按钮回到关系信息定义菜单栏。上模与工件的关系定义完毕后，可以用同样的方法定义下模和工件的摩擦系数。
所有的对象间关系定义完毕后，如图15所示，就可以设定容差值了，点击
，生成接触容差，容差设定后单击按钮，生成接触。模具与工件之间的接触节点高亮显示，如图16。
图15 对象间关系定义菜单
图16 接触点的显示
8.生成数据库文件
单击存储按钮，punch_forming.KEY文件将保存下来。单击数据库按钮，单击【Check】按钮，检查数据库文件是否能够生成，如图17所示。接着点击【Generate】按钮，生成数据库文件。最后单击窗口中的【Close】按钮。
图17 数据文件检查信息
9.退出前处理
数据库生成后就可以退出DEFORM软件的前处理。点击退出按钮，弹出系统提示，单击【Yes】即可退出前处理操作。
退出前处理后，回到DEFORM软件的主窗口，会发现在项目栏中多了两个文件，分别是和文件。就是我们提交运算的数据库文件。
10.进行模拟运算
提交模拟运算的步骤如下：
（1）首先在项目栏中单击文件，使此文件高亮显示，如图18所示。
（2）点击【simulator】栏中的【Run】按钮，进入提交运算对话框。进入模拟运算。
（3）打开【Simulation】栏中的【Process Monitor】按钮观察模拟运算情况。
图18 要提交的数据库文件
11.后处理
模拟运算完毕后，在DEFORM软件的主窗口的项目栏中单击
文件，使其高亮显示，接着单击【DEFORM-3D Post】按钮进
入后处理。
10.1步列的选择
窗口的左侧有步列抽屉键，单击选择的步序数，也可用中按钮观察模拟的运动情况。
10.2状态变量的读取
步列选定后，在物体树中选择Workpiece工件，接着单击按钮，出现如
图19所示窗口，可选择需要观察工件变形过程中某一步的状态变量，如等效应变、应力、厚度等。选取Strain-effective（等效应变）作为分析对象，单击【Apply】
按钮也可在旁边的选项栏中，直接选取等效应变。结果如图20所示。
图19 状态变量选取对话框
图20 等效应变显示图
12.退出DEFORM-3D
任务完成后，单击按钮退出后处理操作，此时回到主窗口，接着单击按钮，则可退出DEFORM软件。
DEFORM-3D基本操作入门 QianRF 前言 有限元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法。由于采用类型广泛的边界条件，对工件的几何形状几乎没有什么限制和求解精度高而得到广泛的应用。有限元法在40年代提出，通过不断完善，从起源于结构理论、发展到连续体力学场问题，从静力分析到动力问题、稳定问题和波动问题。随着计算机技术的发展与应用，为解决工程技术问题，提供了极大的方便。 现有的计算方法（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，难以获得精确的解析解。所以一般采用假设、简化、近似、平面化等处理，结果与实际情况差距较大，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。通过数值模拟可以获得金属变形的规律，速度场、应力和应变场的分布规律，以及载荷-行程曲线。通过对模拟结果的可视化分析，可以在现有的模具设计上预测金属的流动规律，包括缺陷的产生（如角部充不满、折叠、回流和断裂等）。利用得到的力边界条件对模具进行结构分析，从而改进模具设计，提高模具设计的合理性和模具的使用寿命，减少模具重新试制的次数。通过模具虚拟设计，充分检验模具设计的合理性，减少新产品模具的开发研制时间，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： ＝＋Δｕｎ（３）
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
DEFORM-3D基本操作入门QianRF 前言 有限元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法。由于采用类型广泛的边界条件，对工件的几何形状几乎没有什么限制和求解精度高而得到广泛的应用。有限元法在40年代提出，通过不断完善，从起源于结构理论、发展到连续体力学场问题，从静力分析到动力问题、稳定问题和波动问题。随着计算机技术的发展与应用，为解决工程技术问题，提供了极大的方便。 现有的计算方法（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，难以获得精确的解析解。所以一般采用假设、简化、近似、平面化等处理，结果与实际情况差距较大，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。通过数值模拟可以获得金属变形的规律，速度场、应力和应变场的分布规律，以及载荷-行程曲线。通过对模拟结果的可视化分析，可以在现有的模具设计上预测金属的流动规律，包括缺陷的产生（如角部充不满、折叠、回流和断裂等）。利用得到的力边界条件对模具进行结构分析，从而改进模具设计，提高模具设计的合理性和模具的使用寿命，减少模具重新试制的次数。通过模具虚拟设计，充分检验模具设计的合理性，减少新产品模具的开发研制时间，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： ＝＋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