基于DEFORM三维多晶体材料微结构的有限元分析

Deform3D操作介绍第⼆章DEFORM-3D操作介绍2.1DEFORM-3D软件介绍20世纪70年代后期，位于美国加州伯克利的加利福尼亚⼤学⼩林研究室在美国军⽅的⽀持下开发出有限元软件ALPID，20世纪90年代在这⼀基础上开发出DEFORM-2D软件,该软件的开发者后来独⽴出来成⽴了SFTC公司，并推出了DEFORM-3D软件。

DEFORM-3D 是⼀套基于有限元分析⽅法的专业⼯艺仿真系统，⽤于分析⾦属三维成形及其相关的各种成形⼯艺和热处理⼯艺。

⼆⼗多年来的⼯业实践证明其有着卓越的准确性和稳定性，模拟引擎在⼤流动、⾏程、载荷和产品缺陷预测等⽅⾯同实际⽣产相符，被国际成形模拟领域公认为处于同类模拟软件的领先地位。

DEFORM-3D不同于⼀般的有限元软件，它是专门为⾦属成形⽽设计。

DEFORM-3D可以⽤于模拟零件制造的全过程，从成形、机加⼯到热处理。

通过DEFORM-3D模拟整个加⼯过程，可以帮助设计⼈员：设计⼯具和产品的⼯艺流程，减少实验成本；提⾼模具设计效率，降低⽣产和材料成本；缩短新产品的研究开发周期；分析现有⼯艺存在的问题，辅助找出原因和解决⽅法。

2.1.1DEFORM-3D特点1）DEFORM-3D具有⾮常友好的图形⽤户界⾯，可⽅便⽤户进⾏数据准备和成形分析。

2）DEFORM-3D具有完善的IGES、STL、IDEAS、PATRAN、等CAD和CAE接⼝，⽅便⽤户导⼊模型。

3）DEFORM-3D具有功能强⼤的有限元⽹格⾃动⽣成器以及⽹格重划分⾃动触发系统，能够分析⾦属成形过程中多个材料特性不同的关联对象在耦合作⽤下的⼤变形和热特性，由此能够保证⾦属成形过程中的模拟精度，使得分析模型、模拟环境与实际⽣产环境⾼度⼀致。

DEFORM-3D采⽤独特的密度控制⽹格划分⽅法，⽅便地得到合理的⽹格分布。

计算过程中，在任何有必要的时候能够⾃⾏触发⾼级⾃动⽹格重划⽣成器，⽣成细化、优化的⽹格模型。

4）DEFORM-3D系统⾃带材料模型包含有弹性、弹塑性、刚塑性、热弹塑性、热刚粘塑性、粉末材料、刚性材料及⾃定义材料等类型，并提供丰富的开放式材料数据库，包括美国、⽇本、德国的各种钢、铝合⾦、钛合⾦、⾼温合⾦等250种材料的相关数据。

软件介绍D eform 是一套基于有限元的工艺仿真系统，用于分析金属成形及其相关工艺的各种成形和热处理工艺。

通过在计算机上模拟整个加工过程，帮助工程师和设计人员设计工具和产品工艺过程，减少昂贵的现场实验成本。

提高模具的设计效率，降低生产的材料成本，缩短产品的研究开发周期。

案例分析以下就通过一个案例阐述在实际设计中如何运用D eform 有限元分析来优化锻造工艺及其锻造模具的设计。

图1产品是水龙头的一个重要零件，材质为铅黄铜（C uZn40Pb2），产品重量419克。

锻造工艺有两种方案：①开式模锻，如图2，②闭式挤压，如图3。

运用Deform 有限元分析优化锻造模具设计刘名水图1水龙头重要零件图2开式模锻图3闭式挤压!!!!!!!!!!!对两种方案分别运用DEFROM 进行模拟分析。

DEFROM 软件操作过程：因DEFROM -3D 本身建立几何模型功能较差，难以建立复杂几何模型，且模具设计是用P roe设计，所以就用P roe 建立几何模型。

上模，下模，以及锻造原材料（铜棒）。

用P roe 建好几何模型后，把上模，下模，原材料分别导成.stl 文件。

打开DEFROM -3D 中的DEFROM -F3模块，建立模拟文件，首先进行前处理。

导入之前建立的几何模型（.stl 文件），为了简化计算，不考虑热量在原材料与模具之间的传递，原材料进行网格划分，设定锻造参数：锻造温度700℃，模具温度150℃，摩擦系数0.3，上模移动速度400mm/sec ，上模移动距离等，原材料选择DE -FROM-3D 软件自带材料库里的DI N -CuZn40Pb2。

其中最重要的是注意原材料的网格划分，网格划分越粗，即网格数量越少，模拟计算就越不准确。

相反，网格划分越细，即网格数量越多，模拟计算就越准确，但计算量就越大。

需根据计算机硬件条件及分析需求，合理划分网格数。

前处理设定好，检测数据OK 后，生成待模拟计算数据。

然后进行模拟计算。

基于DEFORM的三维多晶体材料微结构的有限元分析的开题报告1. 研究背景和意义在当今工程领域中，越来越多的新材料被开发出来，其中包括了许多多晶体材料。

多晶体材料由于具有较好的力学性能，因此在许多工程领域得到广泛应用，例如航空航天、汽车、船舶等。

然而，多晶体材料具有复杂的三维微结构，其力学性能的分析和设计具有一定的难度。

有限元方法是一种用于计算结构和材料力学行为的数值方法。

在多晶体材料力学性能的分析和设计中，有限元方法也被广泛应用。

然而，在有限元分析中如何准确地描述三维微结构仍然是一个有待解决的问题。

近年来，基于DEFORM的有限元方法逐渐成为研究多晶体材料微结构的重要工具。

DEFORM是一种用于金属变形加工模拟的集成软件，其有限元分析能力具有较高的精度和可靠性。

通过DEFORM可以对多晶体材料的三维微结构进行建模，从而研究材料的力学性能。

因此，本研究旨在基于DEFORM进行多晶体材料三维微结构的有限元分析研究，以期在多晶体材料的力学性能分析和设计中提供新的解决方案。

2. 研究内容和方法本研究的研究内容主要包括以下两个方面：（1）建立多晶体材料的三维微结构模型本研究采用图片处理软件和有限元建模软件共同建立多晶体材料的三维微结构模型。

首先，利用图片处理软件将多晶体材料的2D显微镜照片转化为3D模型；其次，利用有限元建模软件对其进行处理并得到三维微结构模型。

（2）基于DEFORM进行多晶体材料的有限元分析本研究采用基于DEFORM的有限元方法，对多晶体材料进行有限元分析。

主要包括：建立三维微结构模型和确定边界条件、定义材料模型和材料参数、进行动态和静态力学分析以及讨论分析结果。

3. 预期研究结果通过本研究，预期可以得到以下几点研究结果：（1）建立多晶体材料的三维微结构模型，提供一种可供参考的多晶体材料建模方法；（2）利用基于DEFORM的有限元方法对多晶体材料的力学性能进行分析，探讨微结构对材料力学性能的影响；（3）通过对分析结果的讨论，提出新的解决方案和研究思路，为多晶体材料的力学性能分析和设计提供参考和借鉴。

基于DEFORM-3D的Al2024锻造成形模拟冉乙川;崔超;周丽【摘要】利用DEFORM-3D有限元分析软件对Al2024材料进行锻造模拟,分析各变形工艺参数对Al2024材料锻造过程的应变场、损伤场和平均晶粒尺寸的变化规律.结果表明:随着压下量增大,锻件内部的变形不均匀程度加剧,且平均晶粒尺寸逐渐增大;随着温度的增加,最大应变、损伤和平均晶粒尺寸越来越大,从400℃增加到450℃时,最大损伤值有明显增大;当温度达到500℃时,平均晶粒尺寸减小.%The forging process of Al2024 are simulated by DEFORM-3D software.The influence of the deformation parameter on strain field,damage field and average grain size of Al2024 during forging process were analyzed.The results show that with the increase of rolling reduction,the degree of deformation in the forging increases and the average grain size increases gradually.With the increase of temperature,the maximum strain,damage and average grain size become larger and larger,and the maximum damage value increases obviously from 400℃ to450℃.When the temperature reaches 500℃,the average grain size decreases.【期刊名称】《沈阳理工大学学报》【年(卷),期】2017(036)004【总页数】5页(P78-82)【关键词】DEFORM-3D;Al2024;锻造【作者】冉乙川;崔超;周丽【作者单位】沈阳理工大学机械工程学院,沈阳 110159;沈阳理工大学机械工程学院,沈阳 110159;沈阳理工大学机械工程学院,沈阳 110159【正文语种】中文【中图分类】TP391铝合金由于密度低、比强度高、耐腐蚀强、易导热导电、塑性和加工性能良好、成本低等一系列优点，是航空航天等领域的主要结构材料。

学生学号实验课成绩学生实验报告书实验课程名称成型模拟分析基础开课学院材料学院指导教师姓名学生姓名学生专业班级2011-- 2012学年第一学期实验教学管理基本规范实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节；实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。

为加强实验过程管理，改革实验成绩考核方法，改善实验教学效果，提高学生质量，特制定实验教学管理基本规范。

1、本规范适用于理工科类专业实验课程，文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂不执行。

2、每门实验课程一般会包括许多实验项目，除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外，其他实验项目均应按本格式完成实验报告。

3、实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。

每部分均在实验成绩中占一定比例。

各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。

各专业也可以根据具体情况，调整考核内容和评分标准。

4、学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。

教师要在实验过程中抽查学生预习情况，在学生离开实验室前，检查学生实验操作和记录情况，并在实验报告第二部分教师签字栏签名，以确保实验记录的真实性。

5、教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩，完整保存实验报告。

在完成所有实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告，按班级交课程承担单位（实验中心或实验室）保管存档。

6、实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。

附表：实验考核参考内容及标准观测点考核目标成绩组成实验预习1．预习报告2．提问3．对于设计型实验，着重考查设计方案的科学性、可行性和创新性对实验目的和基本原理的认识程度，对实验方案的设计能力20%实验过程1．是否按时参加实验2．对实验过程的熟悉程度3．对基本操作的规范程度4．对突发事件的应急处理能力5．实验原始记录的完整程度6．同学之间的团结协作精神着重考查学生的实验态度、基本操作技能；严谨的治学态度、团结协作精神30%结果分析1．所分析结果是否用原始记录数据2．计算结果是否正确3．实验结果分析是否合理4．对于综合实验，各项内容之间是否有分析、比较与判断等考查学生对实验数据处理和现象分析的能力；对专业知识的综合应用能力；事实求实的精神50%实验课程名称材料成型数值模拟实验项目名称利用DEFORM3D模拟镦粗锻造成型实验成绩实验者专业班级组别同组者实验日期2011年11月6日第一部分：实验预习报告（包括实验目的、意义，实验基本原理与方法，主要仪器设备及耗材，实验方案与技术路线等）一、实验目的1）了解认识DEFORM-3D软件的窗口界面。

基于Deform -3D 切削镍基合金的有限元仿真研究朱茹敏1，纪莲清1，刘书锋2(1.郑州轻工业学院机电学院，河南郑州450002；2.郑州博特硬质材料有限公司，河南郑州450001)摘要：为研究镍基合金IN718的切削机理，应用Deform-3D 软件建立三维有限元模型并对切削过程进行仿真，获得了不同切削速度、背吃刀量和进给量下切削力、切削温度的变化规律，并分析了产生切削力、切削温度变化的原因。

仿真结果表明，在各因素中，对切削力而言，背吃刀量影响最大，切削速度影响最小；对切削温度而言，切削速度影响最大，进给量次之，背吃刀量影响最小。

通过对切削力和切削温度的分析得到了适宜加工镍基合金的最佳工艺参数。

关键词：镍基合金；有限元法；切削力；切削温度中图分类号：TG501文献标识码：A文章编号：1000-8365(2012)11-1353-03Finite Element Simulation of Cutting Nickel -based Alloy Based on Deform -3DZHU Rumin 1,JI Lianqing 1,LIU Shufeng 2(1.Institute of Mechanical and Electrical Engineering,Zhengzhou University of Light Industry,Zhengzhou 450002,China;2.Zhengzhou Berlt Hard Materials Co.,Ltd.,Zhengzhou 450001,China)Abstract ：To study the cutting mechanism of nickel-based alloy IN718,a three-dimensional finite element model of cutting process was established based on Deform-3D software.The variation of cutting force and cutting temperature under different cutting speeds,cutting depths and feed rates was obtained ．Meanwhile,the mechanism of the variation of cutting force and cutting temperature was analyzed.The simulation results indicate that the influence of cutting depth on cutting force is the greatest,while that of cutting speed is minimum;And for cutting temperature,the influence of cutting speed is the greatest,followed by that of feed rate,and the influence of cutting depth is the least ．Through the analysis,the optimal processing parameters for cutting process of nickel-based alloy are obtained.Key words ：nickel-based alloy;finite element method;cutting force;cutting temperatureIN718是一种铸造镍基高温合金，因其具有较高的抗氧化和抗腐蚀性，良好的热稳定性、热疲劳性及断裂韧性等优点，广泛应用于航空工业，是当今不可或缺的重要材料［1］。

第二章DEFORM-3D操作介绍2.1DEFORM-3D软件介绍20世纪70年代后期，位于美国加州伯克利的加利福尼亚大学小林研究室在美国军方的支持下开发出有限元软件ALPID，20世纪90年代在这一基础上开发出DEFORM-2D软件,该软件的开发者后来独立出来成立了SFTC公司，并推出了DEFORM-3D软件。

DEFORM-3D 是一套基于有限元分析方法的专业工艺仿真系统，用于分析金属三维成形及其相关的各种成形工艺和热处理工艺。

二十多年来的工业实践证明其有着卓越的准确性和稳定性，模拟引擎在大流动、行程、载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符，被国际成形模拟领域公认为处于同类模拟软件的领先地位。

DEFORM-3D不同于一般的有限元软件，它是专门为金属成形而设计。

DEFORM-3D可以用于模拟零件制造的全过程，从成形、机加工到热处理。

通过DEFORM-3D模拟整个加工过程，可以帮助设计人员：设计工具和产品的工艺流程，减少实验成本；提高模具设计效率，降低生产和材料成本；缩短新产品的研究开发周期；分析现有工艺存在的问题，辅助找出原因和解决方法。

2.1.1DEFORM-3D特点1）DEFORM-3D具有非常友好的图形用户界面，可方便用户进行数据准备和成形分析。

2）DEFORM-3D具有完善的IGES、STL、IDEAS、PATRAN、等CAD和CAE接口，方便用户导入模型。

3）DEFORM-3D具有功能强大的有限元网格自动生成器以及网格重划分自动触发系统，能够分析金属成形过程中多个材料特性不同的关联对象在耦合作用下的大变形和热特性，由此能够保证金属成形过程中的模拟精度，使得分析模型、模拟环境与实际生产环境高度一致。

DEFORM-3D采用独特的密度控制网格划分方法，方便地得到合理的网格分布。

计算过程中，在任何有必要的时候能够自行触发高级自动网格重划生成器，生成细化、优化的网格模型。

4）DEFORM-3D系统自带材料模型包含有弹性、弹塑性、刚塑性、热弹塑性、热刚粘塑性、粉末材料、刚性材料及自定义材料等类型，并提供丰富的开放式材料数据库，包括美国、日本、德国的各种钢、铝合金、钛合金、高温合金等250种材料的相关数据。

广东化工2021年第9期·296· 第48卷总第443期Deform-3D 软件在材料科学基础课程教学中的应用谭元标*，雷源源，万明攀(贵州大学材料与冶金学院，贵州贵阳550025)Application of Deform-3D Software in Teachingof Fundamentals of Materials ScienceTan Yuanbiao *,Lei Yuanyuan,Wan Mingpan(College of Materials and Metallurgy,Guizhou University,Guiyang 550025,China)Abstract:In this paper,an objective is carried out to introduce the applications of Deform-3D software in the course teaching on the recovery and recrystallization of metal materials.Take an example of hot deformation of zirconium alloy,the recovery and recrystallization characterization of the zirconium alloy at any time can be intuitively exhibited by simulating images.Through dynamic simulation,students can have a deeper understanding of the basic knowledge of recovery and recrystallization in metal pared with the simple multimedia courseware teaching method,a better teaching effect can be obtained by the method of simulation assisted teaching.Keywords:fundamentals of materials science ；metal materials ；Deform-3D software ；finite element model ；course teaching材料科学基础作为金属材料专业的最基础专业核心课程，主要介绍材料科学的基本理论知识，如材料的微观结构(晶体结构和晶体缺陷)、液态金属材料凝固过程的相变行为、固态金属热处理过程的相变以及原子的扩散行为、金属材料的形变与再结晶行为等。

DEFORM有限元分析系统软件及其应用DEFORM有限元分析系统软件及其应用DEFORM有限元分析系统是一种常用的数值模拟软件，它可以模拟材料在加工过程中的变形行为，为工程师们提供了一个有效的工具来优化产品设计和生产工艺。

本文将介绍DEFORM软件的特点和应用领域。

DEFORM是一种基于有限元方法的软件，它通过将实体划分为离散的有限元网格，利用数值计算方法来求解零件在不同工艺条件下的变形、应力和温度分布等问题。

它可以模拟多种加工过程，包括铸造、锻造、轧制、模锻、挤压等。

DEFORM软件具有高精度、高效率和高可靠性的特点，可以对复杂的变形过程进行准确地模拟和分析。

DEFORM软件的应用领域非常广泛。

首先，它在制造业中用于优化工艺设计。

通过DEFORM软件，工程师可以预测产品在不同加工条件下的变形情况，从而调整工艺参数和操作方式，以减轻或消除变形问题。

其次，DEFORM软件在材料研究领域的应用也非常广泛。

它可以模拟材料的变形行为，研究材料在不同温度、压力和应变率下的力学特性，为材料设计和改进提供理论依据。

此外，DEFORM软件还被广泛应用于汽车、航空航天、电子、能源等领域。

在汽车制造业中，DEFORM软件可以用于模拟车身零件的成型过程和变形行为，帮助设计师优化车身结构，提高车辆的刚度和耐用性。

在航空航天领域，DEFORM软件可以模拟航空发动机零件的加工过程和变形行为，为航空发动机的设计和制造提供重要参考。

在电子和能源领域，DEFORM软件可以模拟电子器件的制造过程和变形行为，帮助工程师设计更可靠和高效的电子产品。

总的来说，DEFORM有限元分析系统软件是一种强大的工具，可以模拟和分析材料在不同加工条件下的变形行为。

它在制造业和材料研究领域具有广泛的应用。

通过DEFORM软件，工程师可以更好地理解材料的变形机制，优化产品的设计和生产工艺，提高产品的质量和性能。

随着科技的不断进步和软件的不断改进，DEFORM软件的应用前景将变得更加广阔综上所述，DEFORM有限元分析系统软件在制造业和材料研究领域具有广泛的应用。