《Deform培训教程》ppt课件

1、金属塑性成形模拟 塑性有限元的根本概念 金属塑性变形过程非常复杂，是一种典型的非线性问题，不单包含资料非线性，也有几何非线性和接触非线性。因此，塑性有限元与线弹性有限元相比也就复杂得多，这主要表达为： 1.由于塑性变形区中的应力与应变关系为非线性的，为了便于求解非线性问题，必需用适当的方法将问题进展线性化处置；普通采用增量法或称逐渐加载法，即将物体屈服后所需加的载荷分成假设干步施加，在每个加载步的每个迭代计算步中，把问题看作是线性的。 2.塑性问题的应力与应变关系不一定是一一对应的；塑性变形的大小，不仅取决于当时的应力形状，而且还决议于加载历史；而卸载与加载的道路不同，应变关系也不一样；因此，

2、在每一加载步计算时，普通都应检查塑性区内各单元是处于加载形状，还是处于卸载形状。 3.塑性变形中，金属与工模具的接触面不断变化；因此，必需思索非线性接触与动态摩擦问题。 4.塑性实际中关于塑性应力应变关系与硬化模型有多种实际，资料属性有的与时间无关，有的那么是随时间变化的粘塑性问题；于是，采用不同的实际本构关系不同，所得到的有限元计算公式也不一样。 对于一些大变形弹塑性问题，普通包含资料和几何两个方面的非线性，进展有限元计算时必需同时思索单元的外形和位置的变化，即需采用有限变形实际。而对于一些弹性变形很小可以忽略的情况，那么必需思索塑性变形体积不变条件，采用刚塑性实际。 刚粘塑性有限元的根本原

3、理 在塑性加工的体积成形工艺中，变形体产生了较大的塑性变形，而弹性变形相对很小，可以忽略不计，此时可以为是刚塑性问题，如锻造、挤压等；相应地那么可以用刚塑性有限元法分析。刚塑性有限元法是在马尔可夫Markov变分原理的根底上，引入体积不可紧缩条件后建立的。体积成形模拟软件DEFORM DEFORM是一个模块化、集成化的有限元模拟系统，它包括前处置器，后处置器、有限元模拟器和用户处置器四个功能模块。其系统构造如图7-5所示 DEFORM有一个较完好的CAE集成环境，具有强大而灵敏的图形界面，运用户能有效地进展前后处置。在前处置中，模具与坯料几何信息可由其他CAD软件生成的STL或SLA格式的文件

4、输入，并提供了3D 几何支配修正工具，方便几何模型的建立；网格生成器可自动对成形工件进展有限元网格的划分和变形过程中的重新划分，并自动生成边境条件，确保数据预备快速可靠；DEFORM的资料数据库提供了146 种资料的珍贵数据，资料模型有弹性、刚塑性、热弹塑性、热刚粘塑性、粉末资料、刚性资料及自定义类型，为不同资料的成形仿真提供有力的保证；DEFORM集成典型的成形设备模型，包括液压压力机、锤锻机、螺旋压力机、机械压力机、轧机、摆辗机和用户自定义类型如外表压力边境条件处置功能处理胀压成形工艺模拟等，协助用户处置各种不同的工艺条件。 DEFORM的求解器是集成弹性、弹塑性、刚粘塑性和热传导等于一体

5、的有限元求解器。可进展冷、温、热锻的成形和热传导耦合分析；其典型运用包括锻造、挤压、镦头、轧制、自在锻、弯曲和其他成形工艺的模拟；而运用不同的资料模型可分析剩余应力、回弹问题以及粉末冶金成形等；基于损伤因子的裂纹萌生及扩展模型可以分析剪切、冲裁和机加工过程；其单步模具应力分析方便快捷，可实现多个变形体、组合模具、带有预应力环时的成形过程分析。 DEFORM提供了有效的后处置工具，让用户能对有限元计算结果进展详细分析。在后处置中，具有网格变形跟踪和点迹示踪、等值线图、云图、矢量图、力-行程曲线等多种功能；且具有2D切片功能，可以显示工件或模具剖面结果；后处置中的镜面反射功能，为用户提供了高效处置

6、具有对称面或周期对称面的手段，并且可以在后处置中显示整个模型；自定义过程那么可用于计算流动应力、冲压系统呼应、断裂判据和一些特别的处置要求，如金属微构造、冷却速率、机械性能等；后处置还能以包括图形、原始数据、硬拷贝和动画等多种方式输出结果。软件运用步骤 1.三维外型与模具设计 1对指定的成形工艺，运用三维0外型； 2根据产品模型，确定成形工艺并将成形模具任务部分和所需坯料进展外型； 3将所得三维模型转换为STL格式，取好相应的文件名，比如。Topdie.stl, botdie.stl, billet.stl网格划分和前处置 1翻开deform软件，新建一个文件，文件取名name.key; 2)

7、翻开前处置文件界面分别添加工详细,topdie和bottomdie(workpiece曾经存在。 3在各个工详细上相应导入几何体就是前面所导出的stl文件。 4检查上述几何体几何情况。 5对坯料进展网格划分有热传导情况模具也应划分网格 6为坯料定义资料有热交换的也需求对模具定义资料 7定义工详细的速度对轧制等给定坯料的初速度 8定义边境条件，坯料性能体积补偿 9定义控制的单位和模拟类型，以及步长和运算停顿条件。 10自动靠模和边境接触的定义。 11检查并生成分析所需db文件 12.进展模拟分析，完成或察看后处置结果。 13.假设制定的工艺在后处置出现缺陷，查找工艺缘由并改良，对新工艺发明三维模

8、型重新进展工艺分析。零件 Mechanical Press Forging Tooling and Billet Geometry given for 1/12 (300) section Billet: 31.5mm dia. x 67mm high Material资料: DIN C35 Preheat预热: 1230C Tool Temperature模具温度: 80C Transfer from furnace: 7 seconds Dwell on die: 0.7 seconds First operation: Flat upset to 9.5mm Transfer to 2n

9、d tool: 3 seconds Second operation: Forge to shape.根本工艺Creating a New Problem 建立一个新的 Problem called Gear_Carrier. Simulation Title: Gear Carrier Operation Name: Furnace Transfer Operation Number: 1 Only Heat Transfer activated SI unit system Loading Object Geometry Workpiece: IDS_GC_Billet.stl Top D

10、ie: IDS_GC_Upset_Top.stl Bottom Die: IDS_GC_Upset_Bot.stl Workpiece is plastic, tools are rigid.Defining Workpiece Mesh Set the Weighting factors to: Surface Curvature 0.9 Temperature 0.0 Strain Distribution 0.1 Strain Rate Distribution 0.1 Mesh the billet using absolute mesh with a Max Element Size

11、 of 1mm and a Size Ratio of 1. 初始网格生成以后 将 the Size Ratio 改为3, 不过不要再生成网格. The program will use these new settings any time the billet remeshes during thesimulation which will allow more definition for the deformed billet geometry. (Size Ratio = 3, Min Size = .33mm, Max Size = 1mm)Defining Billet Boun

12、dary Conditions 发明对称边境条件和热交换面，留意，对称面不是热交换面。Defining Billet Temperature 将 billet的温度设为 1230C. 工具的温度设为 80C. 引进 DIN-C15资料数据 (Steel category).Setting Top Die Movement 零件运用 mechanical press 成形 设备才干 行程为270mm speed of 85 strokes/minute (1.4 strokes/sec). 整个成形行程为 billet的现有高度 (67mm) 减去billet 的最终高度(9.5mm), 也就是

13、57.5mm. Also, this press has a connecting-rod that is 1500mm in length. Assigning Simulation Controls 将分析设为将分析设为 14 steps at 0.5 seconds/step. Set Step Increment to Save to2 Running the Furnace Transfer Operation 生成生成 database文件并文件并 run the simulation. Setting Simulation Controls Operation Name: Dwe

14、ll Operation Number: 2 Set the simulation to run 7 steps at 0.1 seconds per step. Positioning the Billet After the furnace transfer is completed, move the billet down so that it is sitting on the bottom Die.Running the Dwell OperationAssigning Inter-Object Boundary Conditions 由于从工业炉转移到任务台上和模具还没有发生接触

15、，所以不需求设定接触条件。 如今工件曾经放在模具上面所以需求设定接触条件。 由于这里只分析热传送过程，因此也只需求设置热传导系数。 利用下拉菜单项选择择 Free resting 值 (1 in SI units) billet/bottom die 之间的热传导系数也就生成。 Generate contact. Write the database and run the simulation.Running the Upset Operation Setting Simulation Controls Operation Name: Upset Operation Number: 3 Ac

16、tivate Deformation, so that both it and Heat Transfer are on. Make the top die the primary die. For a simple upset operation, around 100 steps are adequate. The forging stroke will be 57.5mm. Set the simulation to run 120 steps at 0.5mm/step and save every 10th step. When movement controls were set,

17、 it was assumed that the press was 212.5mm into a 270mm stroke. It will travel another 57.5 mm before it should stop. Set a primary die displacement stopping control of 270mm in the Z-direction to stop the simulation when the mechanical press hits bottom dead center.Positioning the Top Die Position

18、the top die so that it is in contact with the top of the billet. Revisiting Inter-Object Boundary Conditions For both relationships, assign a Hot forging (lubricated) friction of 0.3 and a Forming heat transfer coefficient of 5. Generate contact between the billet and the dies.Running the Transfer Operation Operation Name: Transfer2 Operation Number: 4 After the first forming operation, simulate the transfer to the second station. Total tim