DEFORM模拟控制

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。

deform有限元模拟边值问题公式化一、一维热传导问题题目1：考虑一根长度为L的均匀杆，杆的左端（x = 0）温度保持为T_0，右端（x = L）温度保持为T_L。

杆的热传导系数为k，横截面积为A，单位长度的热生成率为q。

建立热传导的边值问题公式。

解析：1. 控制方程- 根据傅里叶热传导定律，对于一维热传导，热传导方程为：(∂)/(∂ x)(kA(∂T)/(∂ x))+qA = ρ Ac(∂ T)/(∂ t)，在稳态（(∂ T)/(∂ t)=0）情况下，方程简化为：(d)/(dx)(k(dT)/(dx))+q = 0。

2. 边界条件- 在x = 0处，T=T_0（第一类边界条件）。

- 在x = L处，T=T_L（第一类边界条件）。

题目2：对于上述杆，如果左端是绝热的（即热流为0），右端与温度为T_{∞}的环境进行热对流，对流换热系数为h。

重新建立边值问题公式。

解析：1. 控制方程- 稳态热传导方程仍然是：(d)/(dx)(k(dT)/(dx))+q = 0。

2. 边界条件- 在x = 0处，(dT)/(dx)=0（第二类边界条件，表示绝热）。

- 在x = L处，-k(dT)/(dx)=h(T - T_{∞})（第三类边界条件，表示热对流）。

二、弹性力学中的梁弯曲问题题目3：考虑一长度为L的简支梁，受到均布载荷q作用。

梁的弯曲刚度为EI。

建立梁弯曲的边值问题公式。

解析：1. 控制方程- 梁的弯曲控制方程为：EIfrac{d^4w}{dx^4}=q，其中w是梁的挠度。

2. 边界条件- 在x = 0处，w = 0（第一类边界条件，表示梁在左端的位移为0），EIfrac{d^2w}{dx^2}=0（表示左端弯矩为0）。

- 在x = L处，w = 0（第一类边界条件，表示梁在右端的位移为0），EIfrac{d^2w}{dx^2}=0（表示右端弯矩为0）。

题目4：如果梁的左端固定（位移和转角都为0），右端为自由端（弯矩和剪力都为0），重新建立边值问题公式。

DEFORM 3D模拟控制（四）：停止条件控制停止控制参数决定了模拟终止的时间。

通常，模拟过程可以基于模拟的最大时间步，最大单元累计应变，最长处理时间，或者主要物体（一般为上模）的最大行程、最小速度、或者最大载荷。

当以上任意条件被触发，模拟就会立刻停止。

除了模拟步数之外，当终止参数设置为0时，对应参数将不生效，也即想要启用停止条件，必须给对应参数设置非0值。

如果没有设置停止条件，模拟将按所设模拟步数运行意即达到所设模拟总步数，模拟即停止。

1 运行参数1.1 运行时间(Process Duration)当模拟全局运行时间达到了所设值即停止。

1.2 主模位移(Primary Die Displacement)当主模位移达到所设值，模拟即停止。

设置时可设置X，Y，Z方向的位移。

1.3 主模最小速度(Minimum velocity of Primary Die)当主模三个坐标轴方向的分速度达到所设值时，模拟即停止1.4 主模最大载荷(Maximum load of Primary Die)当主模三个坐标轴方向的载荷分量达到所设值，模拟即停止。

主要在主物体运动控制为速度或用户指定的情况下使用。

1.5 任意单元的最大载荷(Maximum load of Primary Die)当任意单元的累计应变达到所设值时模拟停止。

2 模具位移(Die Distance)当两个物体的参考点之间的距离达到所设值时，模拟停止。

模具位移停止设置必须与参考点结合使用。

也就是说，必须为两个物体指定参考点。

具体设置步骤如下：1）先选定参考物体(Reference 1)。

2）在参考物体1中选择合适的点作为参考点1。

参考点的设置可以通过节点设置(Node)，即填入节点编号，或者通过点坐标设置(Coord)，即设置点的XYZ 坐标。

3）选定参考物体2。

4）在参考物体2上选择一个参考点2，设置方法同参考点1。

5）设置距离方法(Method：Distance)以及距离值。

DEFORM模拟控制（三）：步进控制DEFORM的步进控制是用来控制DEFORM计算每一步的递增量的，这个递增量可以是模具的位移，也可以是时间，甚至是温度。

其分别对应的意义为每步模具走了多大距离，每步表示了多长时间，每步变化了多少温度。

如果指定了每步行程，则主模（一般为上模）将在每个步进中移动指定的量。

主模具的总运动是每步位移乘以步总数。

如果指定了每步时间，则将使用每步时间间隔。

每步模具位移将是时间步乘以模具速度。

从DEFORM 3D V6.1开始，步进增量控制的定义已得到增强，以包括与时间和行程有关的步进功能。

这意味着步长（每步时间和每步行程）现在可以定义为时间或冲程的函数。

此功能可以在需要的地方更好地解析保存的模型信息。

定义每步行程通常更直观。

但是，对于没有模具移动（例如传热）的任何问题或使用力控制的任何问题，必须指定每步时间。

1 Solution step definition(步进模式)这里可以选择定义步进的模式，分别是模具行程（Die displacement）、时间（Time）、温度（Temperature）。

温度选项不常用。

2 Step increment control(步长控制）这里分情况讨论，当步进模式选择的是行程控制的时候，太大的步长会导致大的结果误差、网格快速变形或者难以收敛等问题。

而太小的步长会浪费时间。

所以，通常情况下，行程控制的步长应该设置成不超过最小网格单元边长的1/3。

对于狭窄拐角的流动，飞边成形或类似的高度局部变形，可能需要控制步长小至网格单元边长的1/10当步进模式选择的是时间控制的时候，通常按以下步骤进行计算设置：1 使用测量工具，测量变形体的最小单元边长（划分完网格之后测量）2 估计变形体所有区域的最大变形速度（大多数情况下，这个值就是模具的速度，对于挤压问题来说，这个值是模具的速度乘以挤压比）。

假如你的模拟已经进行了一个阶段，则可以通过查看节点数据查看。

Deform模拟说明书第一章挤压工艺参数的确定1.1 坯料及尺寸选择挤压成品为φ60的黄铜（DIN CuZn40Pb2即HPb59-1）圆棒，为确保挤压过程有一定的挤压比确定坯料断面圆直径为φ90，长250mm的黄铜圆棒。

1.2 挤压温度挤压材料是HPb59-1,为保证挤压时的高塑性第抗力，要求有一定的挤压温度，参考资料可知，对于挤压HPb59-1棒材，锭坯原始温度在580℃～630℃，又由于挤压本身是产热的，则挤压初始温度不可过高，否则挤压到一定温度有可能导致挤压坯料熔化，故此设计挤压温度选择500℃。

在挤压时，为防止挤压温降过快，挤压筒需要预热，参考资料，挤压筒温度为350℃～400℃，此设计挤压筒温度为300℃。

1.3 挤压速度在选择挤压速度时应综合考虑合金的可挤压性、制品质量要求、挤压设备能力等因素的影响，参考资料可知挤压HPb59-1棒材的挤压速度在1.6～6.4mm/s之间，但挤压时速度过大或过小均会导致挤压缺陷，且挤压速度过高时对挤压设备和挤压坯料的要求均会提高，挤压速度过小时，无法满足挤压生产效率，故此设计选择挤压速度为2mm/s。

第二章工模具设计2.1 工模具结构分析挤压成品为φ60mm的圆棒，挤压所需的工具有挤压筒、挤压垫和挤压模。

挤压筒容纳高温锭坯，其外形尺寸应为三层材料的尺寸组合。

为防止挤压力过大，挤压表面质量过差，挤压模使用锥模结构，如图2-1所示。

2.2 工模具尺寸设计挤压所用坯料为φ90×30mm的黄铜圆棒，故挤压筒的内径、挤压垫的外径和锥模的入口锥直径均为90mm。

2.2.1 挤压垫尺寸设计挤压垫做成圆形，其外径为φ90mm，厚度为直径的0.2～0.7倍（即18～63mm）。

2.2.2 挤压筒尺寸设计挤压筒在挤压过程中防止坯料金属外流，内径与坯料尺寸匹配为φ90mm，挤压筒长度Lt计算式为：L t =（Lmax+L）+S+t式中 Lmax ——锭坯最大长度，对铜合金为（1.5～2.5）D；L——锭坯穿孔时金属增加的长度；t——模子进入挤压筒的深度；S——挤压垫厚度。

DEFORM 3D模拟控制（六）：迭代控制迭代控制指定了模拟过程中每一步FEM求解器的求解条件。

对于大多数问题来说，默认的设置足以满足要求。

当模拟出现不收敛问题时，可适当对迭代控制参数进行修改（如下图所示）。

2D迭代控制窗口3D迭代控制窗口1 变形求解器(Deformation solver)1.1 稀疏矩阵求解器(Sparse)稀疏矩阵求解器利用了DEFORM矩阵方程来进行求解，效率高，求解快，尤其适用于大量的运算。

1.2 Skyline求解器(Skyline)Skyline求解器是一个非常基本的矩阵求逆求解器。

它是DEFORM中一开始最先使用的求解器，现今版本还保留这个求解器主要是为了向后兼容。

这个求解器具有很强的鲁棒性，但不一定有效率。

1.3 共轭梯度求解器(Conjugate Gradient)稀疏矩阵求解器利用FEM方程的稀疏性直接进行求解提高求解速度，而共轭梯度求解器通过迭代逼近来对FEM问题进行求解。

对于一些问题来说，CG(Conjugate Gradient)求解器比稀疏矩阵求解器更有优势，具体体现在：1）最多能节省5倍的求解时间，在求解复杂模型时尤为突出2）能利用合理时间和合理内存在单元数量很大的情况下进行求解。

从3DV10.0开始，DEFORM求解器大大提升了对64位Linux系统的支持，以适应大模型的求解。

3）使得小而简单的问题占用更小的内存——因此，即使是求解3D问题，个人笔记本电脑上也能进行计算。

局限：而对于另一些问题来说，CG求解器收敛速度可能很慢，或者压根就不收敛，而Sparse求解器却能很好收敛。

对于具有大的“刚体运动”的仿真，例如当零件沉入模具中，经受轻微变形或弯曲时，会出现此问题。

当CG求解器不能成功收敛时，DEFORM会自动转回Sparse求解器。

从V61版本开始，DEFORM加进来了一个新的求解器——GMRES，来适用于多CPU 的环境，GMRES求解器只能用于多CPU模式。

Deform10.2热处理模块仿真控制界面时间
设置
Deform10.2热处理模块简介
Autodesk Deform 10.2热处理模块是一款专为金属加工行业开发的热处理软件，它可以实现从热处理设计到生产的完整过程。

该模块可以帮助用户更轻松地创建和管理热处理工艺，以及模拟和分析热处理过程中的热力学行为。

此外，它还可以帮助用户确定最佳的热处理参数，以最大限度地提高金属加工的性能和生产效率。

Deform10.2热处理模块仿真控制界面时间设置
时间设置可以使用Deform10.2热处理模块中的“时间设置”工具来实现。

可以设置模拟的开始时间、时间步长、结束时间、模拟时间单位等参数，以便精确控制热处理仿真的时间。

仿真控制界面时间设置步骤
1、首先，打开Deform10.2热处理模块，在模块中选择“时间”设置，进入模拟控制界面。

2、在控制界面中，可以看到有三个部分，分别是“时间”、“时间步长”和“时间步长控制”。

3、在“时间”部分，可以设置仿真的开始时间、结束时间和持续时间，可以根据实际需求来设置。

4、在“时间步长”部分，可以设置仿真的时间步长，可以根据实际需求来设置。

5、在“时间步长控制”部分，可以设置仿真的时间步长控制，可以根据实际需求来设置。

6、最后，点击“确定”按钮，完成时间设置，即可开始仿真。

DEFORM使用手册DEFORM 2D-HT 使用手册1.几何操作-XYR格式1.1创建新作业1.2设置模拟控制1.3创建新对象1.4图视几何对象1.5保存作业1.6退出DEFORM TM-2D本章使用的图标：对象几何尺寸定义几何尺寸检查动态放大窗口放大动态平移保存文件1.几何输入操作-XYR格式1.1创建新作业注意：正确设置文档(文件夹)结构有利于文件调用，因而，用户最好事先建立作业目录路径。

例如，设定主目录LABS，而在LABS路径下建立目录LAB1、LAB2、LAB3等等。

启动DEFORM程序。

如果是UNIX平台的版本，一开始键入DEFORM2。

如果是PC平台的版本，在DEFORM目录下单击DEFORM2D。

DEFORM 的主系统窗口如图1-1所示：图1.1 DEFORM TM 2D系统窗口单击Create a New Directory图标，创建新路径(MESH)，完成后单击OK按钮。

双击目录MESH打开该目录。

在文本框Problem ID中设置Problem ID(作业ID)为MESH。

完成以上过程后进入Pre-Processor(前处理)来定义模拟数据。

现在单击Pre-Processor 图标，DEFORM TM 2D的前处理窗口如图1.2所示，该窗口包括TOOLS，CONTROL，MESSAGE 和DISPLAY窗口。

图1.2 DEFORM TM 2D前处理窗口1.2设置模拟控制参数单击CONTROL窗口中的Simulation Controls按钮打开SIMULATION CONTROLS窗口(如图1.3)。

在文本框Simulation Title 中键入模式名称为MESH，在本模拟过程中，我们使用SIMNLATION CONTROLS窗口的缺省设置。

(单位UNITS：英制English，变形Deformation：为ON，对象几何类型：轴对称Axisymmetric)。

完成后单击OK按钮。