DEFORM-3Dv6.1基本操作指南-材料科学与工程系

DEFORM系列软件简介

DEFORM系列软件是由美国的科学成形技术公司

(Science   Forming    Technology    Corporation) 开发的。 该系列软件主要应用于金属塑性加工、热处理等工艺数  值模拟。目前，DEFORM软件己经成为国际上流行的金属  加工数值模拟的软件之一。主要软件产品有：

DEFORM-2D (  二维)

DEFORM-3D ( 二维)

DEFORM-HT (  热处理)

DEFORM-PC ( 微机版)

DEFORM-F2    (2D简化版本)

DEFORM-F3    (3D简化版本)

DEFORM通过在计算机上模拟整个加工 过程，可以帮助工程师和设计人员：

1 、设计工具并模拟工艺流程，减少昂贵的现 场试验成本；

2、提高模具设计效率，降低生产和材料成 本；

3 、缩短新产品的研究开发周期。

DEFORM-3D简介

DEFORM-3D是一套基于工艺模拟系统的有限元系统 (FEM),  专门设计用于分析各种金属成形过程中的三  维(3D) 流动，提供极有价值的工艺分析数据，及有关 成形过程中的材料和温度的流动。

DEFORM-3D可以应用于金属成形的冷加工、热加工等工 艺。

DEFORM-3D的典型应用：拉深、锻造、挤压、压塑、冷 镦、机加工、轧制、开坯、镦锻等。

◎ 金属成形

包括锻造、挤压、拉拔、开坯、轧制、粉末成形，烧结、冲压及冲裁等 工艺以及锻坯优化设计。

◎ 热处理

-包括正火、退火、淬火、回火、时效处理.渗碳、蠕变、高温处理、相 变、金属再结晶、硬化、晶粒生长和时效沉积、感应加热、电阻加热 等。

◎ 机械加工

包括车削、铣削、钻孔等。

说明

1、 DEFORM-3D软件不支持中文，因此文件夹及其模 型文件中不能出现中文，否则无法读取。

2、 DEFORM-3D不具备三维造型功能，所以该软件所 用模型均在其它三维软件中建立。

3、 DEFORM-3D软件操作环境的坐标与Pore 、UG软件  中默认的坐标系相同。所以在创建模型的时候最好把位置 关系安排好，这样调进来的模型比较容易调整。

4、使用有限元软件时，要养成分析每个问题创建新  的文件夹的习惯。因为打开DEFORM-3D软件，其默认安装  目录下会自动生成一文件夹，所作模拟都会放置在该文件 夹下，不便于管理。

金属塑性成形的前处理

DEFORM-3D软件的模块结构是由前处理器、模 拟处理器、后处理器三大模块组成。

前处理是有限元分析的主要步骤，它所占用的 操作时间占到用户操作时间的80%,有很多定义都  是在前处理阶段进行的。前处理主要包括(步骤):

1、几何模型建立或导入

2、网格划分

3、材料定义

4、物体的接触和摩擦定义

5、模拟参数的设定

6、数据库文件的生成

一、几何模型建立或导入

在DEFORM-3D软件中，不能直接建立三维的几何

模型，必须通过其他CAD/CAE软件建模后导入到系统中。 目 前 ，DEFORM-3D的几何模型接口格式有：

1. STL:几乎所有CAD软件都有这个接口，它是通过一 系列的三角形拟合曲面而成。

2.UNV:SDRC公司(现合并到EDS公司)软件IDEAS的三维 实体造型及有限元网格文件格式，DEFORM接受其划分的网格。

3.PDA:MSC公司的软件Patran 的三维实体造型及有限 元网格文件格式。

4.AMG:  这种格式DEFORM存储已经导入的几何实体。

.stl格式文件的生成

Pore软件建模完成后以.stl格式保存副本， 然后将“偏差控制”中的“弦高”和

“角度控制”两个参数设为“0”后便可生 成。

UG软件建模完成后可以直接以.stl格式形式 文件导出。

二、网格划分

DEFORM软件是有限元系统 ( FEM), 所 以必须对所分析的工件进行网格划分。

在DEFORM-3D中，如果用其自身带的网格 剖分程序，只能划分四面体单元，这主要是为了 考虑网格重划分时的方便和快捷。但是它也接收 外部程序所生成的六面体 ( 砖块)网格。网格划 分可以控制网格的密度，使网格的数量进一步减 少，但不至于在变形剧烈的部位产生严重的网格畸变。

三、材料定义

DEFORM自带材料模型包含有弹性、弹塑性、刚塑  性、热弹塑性、热刚粘塑性、粉末材料、刚性材料及自定 义材料等类型，并提供了丰富的开方式材料数据库，包括 美国、日本、德国的各种钢、铝合金、钛合金、高温合金 等250 种材料的相关数据。在使用时，我们可以直接从材 料库提取所需要的材料。

用户也可根据自己的需要定制材料库。在DEFORM-     3D软件中，用户可以根据分析的需要，输入材料的弹性、  塑性、热物理性能数据。如果需要分析热处理工艺，还可  以输入材料的每一种相的相关数据以及硬化、扩散等数据。

四、物体的空间位置调整

这里有两层含义，一是可以移动、旋转物体，改变他们的最初位置，因为在DEFORM-3D 的前处理中不能造型，所以这一项功能特别重要，可以将输入到DEFORM中的毛坯、模具几何 模型进行调整。二是为了更快地将模具和坯料接 触，将他们干涉，有一个初步的接触量，这样计 算上可以节省时间。另外，还可以定义摩擦接触 的关系、摩擦系数、摩擦方式等。

五、模拟参数的定义

这里定义的参数，主要是为了进行有效的数值 模拟。因为成形分析是一个连续的过程，分许多时 间步来计算，所以需要用户定义一些基本的参数：

1、总步数：决定了模拟的总时间和行程。

2 、步长：有两种选择，可以用时间或每步的行程。

3、主模具：选择主运动模具。

4、存储步长：决定每多少步存一次，不要太小， 否则文件太大。

实例操作一——锻压模拟

1.双击桌面DEFORM-3D图标，进入DEFORM-3D的主窗口。

2.File—New    Problem或在主窗口点击如图所示按钮。

3.在接着弹出的窗口中默认进入普通前处理 ( Deform 3D-preprocessor)。

4.接下来在弹出的窗口中用第四个选S  DEFOR-3D        Ver  项“Other      Place”,选择工作目录 Eile Simulation Tool 然后点击“Next”。                      

5. 在下一个窗口中输入题目的名称(Problem name)BLOCK点击Finish 。

前处理操作窗口由图形显示窗口、物体参数输入窗口、 物体显示及选择窗口以及各种快捷按钮组成。

一、设置模拟控制方式及模拟名称

1.点击按钮   进入模拟控制参数设置窗口。

2.在Simulation     Title一栏中把标题改为BLOCK。

3.设置Units 为English,     勾 选Deformation  选项。 4.点击OK按钮，返回到前处理操作窗口。

在模拟控制窗口中的main选项下可以设置：

1 、单位制

        1)、 SI:   国际单位制

        2) 、English:          英 制

注：deform软件允许用户调入模型后再设置单位。

2、设置模拟方式

主要有1)、拉格朗日增量模拟方式；

2)、稳态机加工模拟方式；

3)、稳态挤压加工模拟方式；

注：一般模拟问题应该选择增量模拟方式，如果用户模 拟的是车削或拉伸过程，并且使用欧拉求解方法，则 选用稳态模拟方式。

注：求解方式的设定在 菜单下设置。典型的模 拟一般在默认的情况下便可计算的很好。

3、设置模拟类型 

1)、 deformation:   变形模拟

2)、 heat  transfer:  传热模拟 

3)、 transfmation:  相变模拟 

4)、 diffusion:  扩散模拟

5)、 grain:  晶粒度模拟   

6)、heating : 热处理模拟

二、导入毛坯几何文件

1.在前处理的物体操作窗口中点击按钮(Geometry), 然后再选择  (Import  Geometry),选择在CAD中或其他CAE软 件中的造型文件。(本例中选择安装目录下DEFORM3DIV6.1\Labs的Block_Billet.STL。)

2.在DEFORM3D  v6.1的版 本中，默认第一个物体是 工件(毛坯),所以物体 属性默认为Rigid-plastic。

详细内容请见附件

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