DEFORM3D笔记.pptx

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。

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。

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。

问题：1.如何用测量工具测量其底部过渡圆角的半径？2.如何确定总模拟步长、存储步长、计算步长和计算时间？还有模具运动速度？3.接触容差tolerance含义？其大小对结果有什么影响，一般设定为多少合适？主界面的【summary】按钮显示当前步骤的模拟信息，包括模具及工件的各种信息；【preview】显示用户在后处理中处理的最后图形；【message】显示模拟进程，用户可以观察目前模拟进行到多少步，每步及每子步模拟所需的时间，以及每子步的模拟误差；【log】显示模拟日志，可以看到模拟过程中每一步的起始和终止时间，及模拟出错的各种信息前处理窗口：点击【DEFORM-3D Pre】进入DEFORM-3D的通用前处理界面。

点击【Machining [Cutting]】进入DEFORM-3D的机加工向导界面，它包括车削，钻削，铣削等机加工工艺。

点击【Forming】进入DEFORM-3D的成形向导界面，它包括冷成形，温成形，热成形等工艺。

点击【Die Stress Analysis】进入DEFORM-3D的模具分析向导界面。

点击【Cogging】进入DEFORM-3D的粗轧向导界面。

模拟控制：点击【Run (options)】进入模拟选择对话框，有多个处理器时，选择multiple processor对话框，并进行个处理器任务设置，若是单机则不要选此项，否则模拟无法进行；点击【Batch Queue 】进入模拟任务队列设置对话框，用户有多任务时，可安排模拟的先后顺序；点击【Process Monitor】进入模拟控制菜单，点击按钮abort来结束当前模拟任务，但模拟会完成当前步。

若要求立即停止模拟，可点击abort immediately按钮；点击【Add to Queue】可随时添加模拟任务。

后处理窗口：用户可在模拟任务正在进行时点击【DEFORM-3D Post】进入后处理界面，STL文件的生成：我没有用过pre/E,但是我用solidworks造型时,插入合适的坐标系,并在保存为stl文件时,需设定选项,这样才能保证导入DEFORM前处理的几何坐标系和你在造型软件中的一致,也就不用再花费过多时间调整各objects间的位置了. 我是用Solidworks造型的,比如一个简单的圆柱体镦粗过程,在装配图中你应该添加坐标系,将坐标系的原点设在冲头的圆心,并且在保存为stl文件时,设定"保存为"对话框中的选项,如果不知是否正确,可以选择简单的模型试一下,(将几何调入DEFORM前处理并划分网格,然后看结点坐标),这样就能保证DEFORM中的几何坐标系和你在造型软件中的一致.6.2 文件视图功能操作正负代表视图法线方向，法向由荧屏向外为正6 环境菜单设置点击【options】出现下拉菜单——点击【environment】6.2 前处理功能操作设置好工作目录后进入前处理窗口。

第四章几何图形及单元网格划分本章纲要：4.1引言4.2创建新问题4.3设置模拟控制4.4创建新对象4.5网格化工作4.6对象对齐4.7定义对称条件4.8保存问题及退出4. Spike几何图形及网格划分几何图形及网格划分4.1引言本部分及随后的一些内容，我们介绍利用物体几何和物理对称性，仅用四分之一模型进行锻造模拟。

由于工件具有轴对称性，所以该问题也可以在2D中完成。

但为方便大家了解3D的一些基本概念，我们放在3D中介绍。

在利用工件几何对称性时应注意对称面上没有物质流过，同时变形为0。

这样在该面上切开工件并规定该面上的初始节点位移为0，而且始终保持不变。

本例中，可设定对称面上节点的法向速度为0，在接下来的例子中我们采用另一种方法。

本单元的目标为:1) 输入模具和工件的几何形状STL格式文件2) 工件网格划分3) 确定直角平面上的对称边界条件这儿创建的几何图形在 Lab 6例中热传导模拟时还要用到。

要点是:1) 正确定义和工作搭接部分的几何形状和对称平面。

2) 正确定义对称边界条件4.2创建新问题首先查看当前目录，如还是BLOCK目录，请返回上一级目录。

现在创建一新目录SPK_SIM，从该目录运行DEFORM 3D，设置Problem ID 为SPK_SIM后单击Pre-Processor 按钮开始前处理过程。

设置模拟控制参数4.3设置模拟控制参数选取1/4对称位移边界条件和热交换条件。

单击前处理中的Simulation Controls按钮，选取Unit 为English英制单位，模拟模式Simulation Mode为非等温Non Isothermal，完成后单击OK键，名称改为Spike。

创建新对象4.4创建新对象2627选择Preprocessor 窗口中的Objects 按钮创建一个新对象，窗口如图4.1 所示。

对象1已被创建且已加亮显示处于激活态，更名对象1的Object Name 为BILLET ，按回车键。

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。