DEFORM论文

3D-Deform 软件在金属的塑形加工的应用
3D-Deform软件是在21世纪随着科学技术的快速发展应运而生的实用性软件，这种软件是继CAD、Solidworks、UG之类等制图软件之后的。

不具有三维造型功能模拟软件实现塑性模拟过程所需要的物理模型均在其他三维软件中建立。

然后利用deform软件所具备的重新划分网格后，原节点的信息不会丢失。

设定变形物体的网格重划分网格标准，有两种选择：一个是绝对值，一个是相对值。

在deform软件的材料库中，各种材料都被分成易于选择的类别。

材料可以通过单位制或加工工艺类型进行检索。

这里主要介绍deform图形文件的生成及其相关功能键使用方法。

1.定义几何特征
几何模型是为了实现与进行数值模拟相关的变形体和刚体的几何造型。

建立模型主要在前处理模块进行，前处理是有限分析的主要步骤，很多定义都是在前处理阶段进行的。

为了进一步网格划分的方便和避免奇异点的产生，通常对模型进行适当的简化处理。

显存的数值计算软件其造型功能都有有限，所以，对复杂对象的几何建模多借助于一些专门的CAD软件。

然后，通过另存为STL格式，实现模型与数值模拟软件间的数据转换。

2．分析材料的功能
实际加工过程中，需要对材料的变形功进行确认。

功能强的分析软件提供的材料模型种类较多，用户可以根据问题的主要特点，精度要求即可得到的材料参数选择合适的模型，并输入相关参数。

越是复杂的模型，其计算精度越高；但计算量也会提高，同时所需输入的材料参数也越多。

一般而言，材料的物理性能和弹性性能参数，如密度、热容、弹性模量、泊松比等，对于材料成分和组织结构小的变化不太敏感，精度要求不是特别高时，可参照类似材料的参数给定。

但是材料的塑性性能是结构敏感的，与材料的成分、组织结构、热处理状态，以及加工历史等都要有密切联系，需要通过实验测定。

3.选择适当的计算方法选择合适的计算方法在加工成型过程当中至关重要。

在形过程，应尽可能的选用静力算法求解，以避免采用动力算法是认为应引入的惯性效应，同时静力算法求得的应力场也为更为准确，有利于回弹预测的准
确性。

（1）.主应力法
(2).滑移线法
(3).上限法
（4）.有限元法
对于高速成形过程，应采用动力算法求解。

在体积成形模拟中，若主要关心成形过程中工件的变形情况，应采用刚塑性有限元法，以减少计算量；若还要考虑工件卸载后的残余应力分布，则应采用弹塑性有限元法。

4.常用的分析滑移线的方法
滑移线网格，是由两条正交的滑移线构成的。

滑移线是由于在塑形成型过程中，最大剪应力在工件表面留下的条纹。

根据物体的力状态的特点，尽可能的选用比较简单的的单元类型。

网格划分的方法有映射法或称为结构化的方法和自由的或非结构化的方法两种，根据不同问题类型应选用合适的方法划分网格。

网格划分太大则模拟精度降低；网格划分太小模拟准确性上升，但是模拟时间增加，效率降低。

所以选择一个合适的网格划分方式和网格划分大小至关重要。

用刚塑性有限元法计算材料成型过程时，随着变形程度的增加和动态边界条件的变化，初始化分好的规则有限元网格，会发生部分畸变现象，网格出现不同程度的扭曲，从而影响有限元的计算精度，严重时会使迭代过程不收敛，这时就需要进行网格的重新划分，保证仿真过程中材料经大量流动后仍然可以继续，获得的结果仍然具有足够的精度。

Deform在网格畸变到一定程度后会自动进行网格重划分，生成搞质量的网格。

5.对塑形变形体进行应力分析
在材料的加工过程中，应该对材料进行数据分析。

应该根据确定的条件进行。

的计算徽。

在液压成形中要定义液压力作用的工件表面和液压力随时间的变化关系。

热分析中的边界条件包括：环境温度、表面换热系数等。

确定变形时的变形力，工件所受外力的情况是很少见的。

工件所受的外力主要是通过工件与模具的接触施加的。

建立几何模型时定义了工具的几何形状，划分网格时建立了工具表面的有限元模型。

6．求解变形力以及变形的应变以及变形的应力
计算过程的有关文字信息可以从输出窗口观察，可以通过图形显示随时检查计算所得的中间结果。

如果出现异常情况或者用户想要改变计算方案，随时可以中止计算进程。

塑性成形中，尤其是体积成形中，网格可能发生严重的畸变，在这种情况下为保证计算的正常进行，应先进行网格的重划分，然后再继续计算。

7. 后续处理方式
这个过程需要借助各种制图软件的综合分析。

根据CAD软件设计的零件毛坯量与模具型腔的尺寸，可以得出所需的棒料的直径与长度。

下料过多或过少皆会导致最后锻件出现结构组织上的缺陷，无法保证零件的质量。

因此可见，运用DEFORM软件模拟不仅能检测模具设计的合理性，后处理通常是通过读入分析结果数据文件激活的。

分析软件的后处理模块能提供工件变形形状、模型表面或任意剖面上的应力─应变分布云图等。

使用户能方便地理解模拟结果，预测成形质量和成形缺陷。

除此之外还有deform，在前面有相关论述在这里不做具体描述。

Deform软件与其他三维构图软件的数据接口等都可以实现deform塑性成型模拟，了解塑性材料的变形情况，变形后应力，应变等场的分布，便于研究人员根据实际生产条件设定复合工艺要求的加工方法，增加的材料的利用率及提高材料组织性能、力学性能等发面发挥重要作用。

Deform软件的模拟应用将深入工业生产的方方面面。

现代工业生产中，铜及铜合金管材或棒材主要采用挤压工艺进行成形制造然而，所谓挤压就是对放在挤压筒内的金属锭坯一端施加以压力，使之通过模孔成型的一种压力加工方法。

挤压分为三个阶段，分别为：开始挤压阶段；填充挤压阶段；终了挤压阶段。

在挤压成形过程中，一方面，挤压模的设计和工艺要求由经验丰富的工程师来保证质量，在模具设计工作完成后需要经过多次试模和反复修改来确定最终的方案；另一方面，因材料的塑性变形规律、模具与工件之间的摩擦现象以及材料的温度和微观组织的变化等因素对制件尺寸的影响，使挤压工艺难以得到精确解析。

这一矛盾与现代高新科技的发展要求不相符合。

随着计算机技术的快速发展和广泛应用，以Deform软件为代表的有限元法，正逐渐成为针对塑性变形过程进行数值模拟的有效手段，并在冷挤压、热轧制和连续挤压等加工工艺中得到推广。

通过有限元数值模拟，可以分析塑性变形过程中试件可能出现的缺陷和产生原因，帮助优化工艺参数和模具设计，减少试模和修模的次数，并避免由于工艺或模具设计不当等因素带来的生产损失。

挤
压的实际生产过程是非常快的而且是连续进行的，但是使用Deform-3D软件进行模拟可以任意选取挤压过程的任意时刻进行数据分析，在Deform-3D中可以很容易对金属的塑性变形取值研究，这样做的好处在于可以随时了解挤压过程中缺陷和不足的出现从而找到合适的方法处理出现的问题。

8.结语
通过deform计算机辅助模拟技术在挤压工艺过程的应用，可以有效解决加工制造业在产品研发过程中存在的许多问题,其界面操作方便，前后处理功能好性强，计算效率高，模拟精度较高，可用于实际生产的工艺分析及模具设计；为工艺人员提供了一个方便可靠的设计环境。

工艺人员可以直接看到模拟结果，随时调整工艺数，修改模具，直至得到比较理想的结果，达到事半功倍的效果，在实际生产中得到越来越广泛的应用。

参考文献：
[1]、金属成形有限元分析实例指导教程[ M ] 机械工业出版
[2] deform-3D塑性成型CAE应用教程[M] 北京大学出版社
[3] defom在金属塑性成形中的应用[ M ] 机械工业出版。