有限元模拟技术

1、有限元模拟软件的概述有限元模拟软件的概述 有限元的基本思想在20世纪40年代初就已经提出， 到70年代才开始逐渐被应用，应用的范围，分析 的对象也越来越广，分析的作用也更加强大 有限元法有限元法 求解数学表述的连续体问题的一种一般离散化方法 。把整个系统分解成性态容易了解的单个的元件 或“ 单元”，然后由这些元件重建原来的系统， 以研究其性态变化等。 数值模拟：求偏微分方程的数值解 静态静态 隐式隐式 动态动态 显式显式 有限元模拟算法有限元模拟算法 1.有限元法、有限元法、 2.边界元法、边界元法、 3.离散单元法离散单元法 4.有限差分法有限差分法 数值模 拟方法 算法的选择算法的选择 ，

2、本构关系，本构关系 技术关技术关 键键 接触、缺陷处理接触、缺陷处理 仿真与集成仿真与集成 单元技术及网格划分单元技术及网格划分 几何建模几何建模 后处理后处理 求解求解 前处理前处理 分析过程分析过程 应应 用用 以对工艺参数和几何参数进以对工艺参数和几何参数进 行优化计算，从宏观分析发行优化计算，从宏观分析发 展到微观分析，可以预测弹展到微观分析，可以预测弹 性回复性回复 残余应力、加工硬化，残余应力、加工硬化， 预测工件在变形过程中的微预测工件在变形过程中的微 观组织，观组织， 模拟退火、正火等模拟退火、正火等 热处理过程中的材料组织化；热处理过程中的材料组织化； 还能分析较复杂的耦合问

3、题还能分析较复杂的耦合问题 应力 温度温度 缺陷缺陷 应变应变 破例破例 常见的模拟软件常见的模拟软件 CMG SUITE ABAQUS HYPERMESH SYSWELD DEFORM MOLDFLOW CATIADYNAFORM ANSYS LOGO 由美国Ohio Clumbus公司开发，前身是美 国空军Battle实验室开发的ALPID软件，主 要用于塑性加工，热处理等工艺 专门适用于塑性加工领域的CAE分析软件 基于有限元的工艺仿真系统 2 DEFORM模拟软件的简介模拟软件的简介 LOGO 软件产品软件产品 DEFORM-2D DEFORM-HT Module DEFORM-PC

4、DEFORM-Tools DEFORM-3D LOGO Deform-3D软件的优点 设计工具和产品工艺流程，减少昂贵的现 场试验成本 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 后处理菜单为用户提供了直观方便的评价 成形过程 LOGO 高度模块化、集成化的有限元模拟系统高度模块化、集成化的有限元模拟系统 3DEFORM模拟软件的系统结构模拟软件的系统结构 LOGO DEFORM DA T A BASE Simulation Engine Utility Preprocessor Postprocessor CAD/CAM Mash generator Material D

5、ata Base FEM Terminal Printer DEFORM系统结构 DEFORM模拟软件的产品功能模拟软件的产品功能 产品功能产品功能 用于热、用于热、 冷、温冷、温 成形成形 自动网格自动网格 再剖分再剖分 自动生自动生 成边界成边界 条件条件 集成有成集成有成 形设备模形设备模 型型 解决胀解决胀 压成形压成形 工艺工艺 单步模单步模 具应力具应力 分析方分析方 便快捷便快捷 热交换热交换 分析分析 后处理功后处理功 能强大能强大 自定义过程，计算准确可靠自定义过程，计算准确可靠 软件持续升级，在线帮助软件持续升级，在线帮助 提供了提供了146种材料数据库种材料数据库 模拟模

6、拟3D材料流动的理想工材料流动的理想工 具具 以以DEFORMDEFORM软件在塑性成形中的应用为主，以软件在塑性成形中的应用为主，以 TiAlTiAl合金的包套镦粗以及方形件的锻压为例，详合金的包套镦粗以及方形件的锻压为例，详 细介绍细介绍deformdeform的功能，应用的步骤，以及可以解的功能，应用的步骤，以及可以解 决的一些主要问题决的一些主要问题 DEFORM模拟软件在材料加工中的应用模拟软件在材料加工中的应用5 前期造型前期造型模拟的前处理模拟的前处理 AB 后处理操作后处理操作 D 启动模拟计算器启动模拟计算器 C 模型接口格式模型接口格式 ：STLSTL、UNVUNV、PDA

7、PDA、AMGAMG Pro/EPro/E进行建立三维几何实体模型进行建立三维几何实体模型 材料的不同参数组合图 前期造型前期造型 TiAl合金的直径为14mm 材料参数： 模拟前处理模拟前处理 l几何模型的导入几何模型的导入 l网格划分网格划分 l材料定义材料定义 l物体的接触和摩擦定义物体的接触和摩擦定义 l模拟参数的设定模拟参数的设定 创建一个新的题目创建一个新的题目 设置模拟参数 对象的导入 上模 包套 TiAl合金 下模 网格划分网格划分 网格数为网格数为5000的包套的包套 网格数为网格数为500的包套的包套 材料的定义 keykey文件文件 TiAl合金的材料为： Ti-46.3

8、Al-2.0V-1.0Cr-0.5Ni-3_s002 包套的材料选择321不锈钢 模模 型型 定定 位位 定位前的模型定位前的模型 定位后的模型定位后的模型 接触关系定义接触关系定义 上下模移动参数及物体温度 模拟控制设置 生成数据库文件 综上本模拟试验中所选取的基本参数：综上本模拟试验中所选取的基本参数： TiAl合金坯料的直径为14mm TiAl合金坯料髙径比为2，2.5，3 包套材料为321不锈钢，厚度为3，5，8mm 上下模尺寸为505015mm，温度为20 TiAl合金的温度为1150 上模向下运动的速度为1mm/sec 各物体之间的接触摩擦系数为0.3 公差设为最佳值 模拟控制中步

9、长设为0.7mm 模拟的步数根据压下量进行计算 LOGO 启动控制模拟器 网格重划分 LOGO 后后 处处 理理 可以对整体进行分析可以对整体进行分析 可以进行点追踪可以进行点追踪 图形界面比较清晰，直观形象图形界面比较清晰，直观形象 应够对对个物理量进行分析应够对对个物理量进行分析 LOGO LOGO LOGO LOGO LOGO 点点 追追 踪踪 LOGO 髙髙 径径 比比 为为 2 包套厚度为包套厚度为3mm 包套厚度为包套厚度为5mm 包套厚度为包套厚度为8mm LOGO 当变形量达到70%时各点的应变值 髙径比为2髙径比为2.5 髙径比为3 包包 套套 厚厚 度度 为为 3 优越优越

10、 性性 保证工件质量保证工件质量 减少消耗减少消耗 提高竞争力提高竞争力 描述金属流动描述金属流动 预测出现的缺陷预测出现的缺陷 降低制造成本降低制造成本 缩短开发周期缩短开发周期 提高模拟的效率和精提高模拟的效率和精 度度 提高分析模拟能力提高分析模拟能力 研究新的可视化技研究新的可视化技 术术 CAD-FEM-CAD接接 口技术口技术 发展方向发展方向 应应 用用 以对工艺参数和几何参数进以对工艺参数和几何参数进 行优化计算，从宏观分析发行优化计算，从宏观分析发 展到微观分析，可以预测弹展到微观分析，可以预测弹 性回复性回复 残余应力、加工硬化，残余应力、加工硬化， 预测工件在变形过程中的

11、微预测工件在变形过程中的微 观组织，观组织， 模拟退火、正火等模拟退火、正火等 热处理过程中的材料组织化；热处理过程中的材料组织化； 还能分析较复杂的耦合问题还能分析较复杂的耦合问题 应力 温度温度 缺陷缺陷 应变应变 破例破例 DEFORM DA T A BASE Simulation Engine Utility Preprocessor Postprocessor CAD/CAM Mash generator Material Data Base FEM Terminal Printer DEFORM系统结构 以以DEFORM软件在塑性成形中的应用为主，以软件在塑性成形中的应用为主，以 TiAl合金的包套镦粗以及方形件的锻压为例，详合金的包套镦粗以及方形件的锻压为例，详 细介绍细介绍deform的功能，应用的步骤，以及可以解的功能，应用的步骤，以及可以解 决的一些主要问题决的一些主要问题 DEFORM模拟软件在材料加工中的应用模拟软件在材料加工中的应用5 前期造型前期造型模拟的前处理模拟的前处理 AB 后处理操作后处理操作 D 启动模拟计算器启动模拟计算器 C 接触关系定义接触关系定义 模拟控制设置模拟控制设置 综上本模拟试验中所选取的基本参数：综上本模拟试验中所选