DEFORM 3D基本操作及实例演练

上机实验DEFORM软件的基本操作1实验目的了解认识DEFORM软件的窗口界面，掌握DEFORM软件的前处理、后处理的操作方法与技能，学会运用DEFORM软件分析实际问题。

2实验内容（1）运用DEFORM绘制或导入各模具部件及坯料的三维造型；（2）设计模拟控制参数；（3）定义模具及坯料的材料；（4）完成模具及坯料的网格划分；（5）调整模具和坯料的相对位置；（6）设定模具运动；（7）设定变形边界条件；（8）生成数据库；（9）利用后处理观察变形过程，绘制载荷曲线图，观察变形体内部应力、应变及损伤值分布状态；（10）制作分析报告。

图1圆柱体镦粗过程模拟3实验步骤3.1创建新项目打开DEFORM软件，在DEFORM主界面单击设置工作目录为C:\DEFORM3D\PROBLEM。

单击按钮，弹出Problem setup（项目设置）对话框，选择使用Deform-3D preprocessor，单击进入项目位置设置对话框，直接单击进入项目名称设置对话框，在Problem name框中输入本项目名称“Upset”，进入DEFORM-3D前处理界面。

3.2设置模拟控制初始参数单击Input/Simulation controls菜单或单击按钮进入模拟控制对话框，在对话框左侧的栏中选取Main窗口，如图2所示。

设定模拟分析标题为“Upset”，操作名为“Upset”，Units单位制为“SI”，分析模式为变形“Deformation”，单击OK按钮，完成模拟控制的初始设置。

图2模拟控制初始设置3.3创建对象3.3.1坯料的定义单击对象设置区的按钮，进入Workpiece对象一般信息设置窗口，。

在Object name后面的框中输入“Billet”，单击其后的按钮，将对象名称改为“Billet”。

在Object type（对象类型）中选择Plastic（塑性）。

单击对象设置区的按钮，进行对象几何模型的设置，单击按钮，进入几何造型单元。

操作教程一、进入Deform-3D界面进入运行Deform-3D v6.1程序，软件打开软件会自动选择安装时的默认目录，为了防止运算结果混乱不便管理，可单击工具栏中的打开按钮选择新的文件存放路径，如图10：单击此按钮，选择新的文件路径图10 选择新文件路径二、操作步骤1、进入前处理操作在主窗口右侧界面Pre Processor中Machining[Cutting]选项，弹出图11所示对话框，输入问题名称，单击【Next】按钮，进入前处理界面。

2、选择系统单位进入前处理界面会自动弹出图12所示对话框，要求选择单位制（英制或国际单位制），按需求选择国际单位制（System International），然后单击【Next】按钮，进入下一步。

3、选择切削加工类型Deform中给我们提供的加工方式有车削加工（Turing）、铣削加工（Milling）、钻削加工（Boring）、钻孔加工（Dtilling），其中我们模拟的是铣削加工，故选择Milling，然后单击【next】进入下一步，如图13所示。

图11 进入前处理操作1、选择国际单位制2、单击【Next】图12 选择系统单位制图13 选择切削加工类型4、设定切削参数图14所示对话框参数设置，可根据自己的需要改变数值的大小，不过后面选择刀具参数时要考虑这些参数，否则很肯能出现接触错误。

该模拟中选择参数如下：图14 设定切削参数5、工作环境和接触面属性设置1、选择铣削加工2、单击【Next 】2、单击【Next 】1、输入各项切削参数图15 工作环境和接触面属性设置5、刀具设置如图16所示，单击新建刀具在弹出的对话框中选择预先建立好的刀具模型（图17），单击打开按钮，弹出刀具材料设定对话框选择预先定义好的刀具材料物理参数的key 文件（图18），单击【load 】加载刀具材料。

所选刀具材料将被列在刀具材料设定对话框下方（图19）。

一直单击Next直到完成刀具设置。

Deform-3D（version6.1）使用步骤Deform—3D是对金属体积成形进行模拟分析的优秀软件，最近几年的工业实践证明了其在数值模拟方面的准确性，为实际生产提供了有效的指导。

Deform—3D的高度模块化、友好的操作界面、强大的处理引擎使得它在同类模拟软件中处于领先地位。

以下将分为模拟准备、前处理、求解器、后处理四部分简要介绍Deform—3D的使用步骤。

一、模拟准备模拟准备阶段主要是为模拟时所用的上模、下模、坯料进行实体造型，装配，并生成数据文件。

实体造型可通过UG、Pro-e、Catia、Solidworks等三维作图软件进行设计，并按照成形要求进行装配，最后将装配体保存为STL格式的文件。

该阶段需要注意的是STL格式的文件名不能含有中文字符；另外对于对称坯料，为了节省求解过程的计算时间并在一定程度上提高模拟精度（增加了网格数量），可把装配体剖分为1/4，1/8或更多后再进行保存。

二、前处理前处理是整个数值模拟的重要阶段，整个模拟过程的工艺参数都需要在该阶段设置，各参数设置必须经过合理设置后才能保证模拟过程的高效性和模拟结果的准确性。

首先打开软件，新建（new problem）→选择前处理（Deform-3D preprocessor）→在存放位置（Problem location）选项卡下选择其他（other location）并浏览到想要存放deform 模拟文件的文件夹→下步的problem name可任意填写。

注意：所有路径不能含有中文字符。

simulation controls）→改变单位（units）为SI，接受弹出窗口默认值；选中模式（mode）选项卡下热传导（heat transfer）。

导入坯料、模具并设置参数：导入毛坯：1、general：通常采用刚塑性模型即毛坯定义为塑性（plastic），之后导入的模具定义为刚性（rigid）；温度（temperature）：根据成形要求设定坯料预热温度（温热成形时一定注意）；材料（material）：点击load选择毛坯材料，若材料库中没有对应的材料可选择牌号相近的。

热处理模块实验1.生成一个新问题2.初始设置3.导入几何模型4.网格划分5.定义材料6.工件设置7. 介质定义8. 定义时间立程9. 仿真设置10. 进行仿真11. 后处理问题摘要：在处理复杂的热传递问题时，热处理模块是一个非常方便的工具。

这个实验将展示的是这个模块如何对一个刚构建进行渗碳，淬火，回火处理。

这个实验同时能够帮助用户理解deform-ht’s在计算相变方面的能力。

1.生成新的问题开始一个名为“GearHT”的新的热处理问题。

你也可以单击“New problem”按钮，选择“Heat treatment”。

或者，你也可以右击导航树来创建一个空的目录，在主界面的右侧单击“HT”。

2.初始设置在“初始设置”对话框里，设置单位为国际单位。

勾选“变形”，“扩散”和“相变”。

点击下一步。

3.导入模型在“模型”页面里，选择“导入几何，key，或DB文件”，单击下一步。

进入目录，载入模型文件。

4.划分网格在“划分网格”页面里，选择8000个非结构的网格划分。

用结构面层的第一层，将“Thinkness mode”设置成“ratio to object overall dimension”，层厚设置成0.005。

（结构面网格划分可以帮助我们利用更少的计算时间来获得更好的关于热学和散射的结果。

）单击下一步。

5.定义材料在“材料”页面里，选择“Import form .DB and .KEY”点击下一步。

从目录里导入材料“Demo_Temper_Steel.KEY”。

你可以单击“Advance”按钮来观察，编辑材料和转换数据。

注意这是一种由八种成分（相）组成的混合材料，包括奥氏体（A），珠光体+贝氏体（PB），马氏体（B），铁素体（F），低碳马氏体（LM），回火贝氏体（TB），回火铁素体+渗碳体（TFC）。

相间的转换历程包括A_>F,A_>TB,A_>M,PB_>A,M_>LM,M_>A,LM_>TFC和TFC_>A。

板材轧制工艺Deform3D模拟的操作流程1. 创建一个新问题选择开始→程序，打开DEFORM3D，进入DEFORM3D界面，如图1所示。

默认模拟文件的目录为C:\DEFORM3D\PROBLEM。

良好习惯应该是先创建一个目录如E:\Deform3D_file，然后指向该文件目录。

图1.在主界面右侧下拉菜单Deform3D Preprocessor下单击DEFORM3D_Pre命令，进入预处理界面。

2. 设置模拟控制选项如图2所示，在预处理界面工具栏选择Simulation Controls命令，打开Simulation Controls对话框。

计算单位Units选择公制单位SI，计算方法类型Type选择Lagrangian Incremental，模拟内容Mode选择Deformation，单击OK。

图23. 设定工件属性在DEFORM SIMULATION 对话框的Operation Tree下系统自动生成一个Workpiece对象，如图3所示，接下来设定Workpiece的基本属性。

在Object对话框中，选择General选项，设定工件对象类型为Plastic，设定初始温度20，从材料数据库加载美国材料牌号为AISI-1006的材料。

在对象Object对话框中打开Geometry选项，在其界面单击命令Import Geometry，导入工件几何模型，格式为Stl。

导入到工件几何模型如图3所示。

图34. 划分工件网格在对象Object对话框中打开Mesh选项，单击Detailed Settings选项卡，出现界面如图4所示。

网格划分类型选择Absolute，在Min Element Size文本框输入2，在Size Ratio文本框输入1.5。

单击Surface Mesh 命令首先生成表面网格，然后单击Solid Mesh生成实体网格，网格模型如图4所示。

在对象Object对话框中打开Bdry. Cnd命令，打开Bdry. Cnd对话框，如图所示5，单击Symmetry Plane，选择工件底面，单击Add Boundary Condition命令，设置对称边界条件。

第一章 BLOCK 前处理本章纲要：1. BLOCK 前处理1.1. 创建新作业1.2. 设定模拟控制参数1.3. 输入对象数据1.4. 视图操作1.5. 选择点1.6. 其他显示窗口图标钮1.7. 保存作业1.8. 退出DEFORMTM3D1. BLOCK 前处理1.1. 创建新问题对 Windows NT 系统从开始菜单选择 DEFORM TM3D，利用Create a New Directory 图标创建子目录BLOCK，更改子目录到BLOCK。

DEFORM TM3D SYSTEM 窗口如图1.1所示。

图1.1 - DEFORM TM3D System 窗口在作业号Problem ID文本框内，更改 Problem ID为BLOCK。

点击前处理Pre-Processor钮进入前处理模块。

前处理Pre-Processor界面由显示窗口，工具条窗口，控制窗口和信息窗口组成(图 1.2)。

图 1.2 - DEFORM TM3D 前处理Pre-Processor1.2. 设定模拟控制参数点击 CONTROL 窗口中的Simulation Controls 钮显示Simulation Controls 窗口(图 1.3)。

Simulation Title文本框中键入模拟作业名称BLOCK，设定单位制Units为English 英制，选中Deformation 为 ON，其他选项为OFF，完成后点击OK 钮。

图1.3 - Simulation Controls window1.3. 输入对象数据定义对象信息，点击CONTROL 窗口内的Objects 钮显示 OBJECTS 窗口（图1.4）。

OBJECT 窗口打开时会自动创建缺省名为 Object #1 的对象。

更改对象 #1的对象名Object Name为BLOCK，然后点按 ENTER键。

更改对象类型Object Type为塑性PLASTIC。

定义对象几何特征请点击Geometry 图标，对象几何数据有多种格式可供选择，如stereolithography (.STL) 曲面数据格式，DEFORM专用数据格式（AMGGEO），IDEAS universal (.UNV) 或 PATRAN neutral(.PDA)的曲面定义格式，其带3D网格剖分数据格式等均可直接输入到DEFORM系统中。

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。