deform-3d_v6.1基本操作指南

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1、,DEFORM-3D v6.1 基本操作指南,材料科学与工程系 2010年4月,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系列软件简介,DEFORM通过在计算机

2、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。 （更多相关应用请见）,DEFORM-3D简介,说明： 1、 DEFORM-3D

3、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

4、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

5、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

6、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

7、，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

8、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 项“Other Place”，选择工作目录 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Fini

9、sh。,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。,图形显示窗口,物体参数输入窗口,物体显示窗口,物体选择窗口,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）

10、、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

11、) ，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DEFORM3DV6.1Labs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。,注意：在输入几何体后，必须检查输入的对象是否出现问题，检查方法如下： 1）、点击按钮 ，查看弹出的对话框。对于一个封闭的几何体，必有1个面， 0个自由边，0个无效的 实体。 2）、外法线方向的检查。 点击按钮 查看对象的外法线是否 指向对象外。如果方 向反了，点击按钮 。,三、划分

12、网格,对于那些非刚性材料和考虑传热影响的刚体(Rigid)材料，需要划分有 限元网格： 1.点击按钮进入网格划分窗口； 2.可以在网格数量输入框中输入单元数或用滑动条来设定。在本例 中，默认为8000(在DEFORM3D中只能划分四面体网格，如果你想用六 面体网格可以点击按钮Import，输入IDEAS或PATRAN的网格） 3.点击下面的按钮Preview可 以预览，如果满意，可以点击按 钮Generate Mesh来生成网格。 注：1）preview只划分元件表面; 2）generate mesh即划分表 面单元又划分体单元。 （具体网格划分总类见后面）,四、导入模具文件,1. 导入上下模

13、具的几何文件。在前处理控制窗口中点击增加物体按钮 Inter Objects进入物体窗口。可以看到在Objects列表中增加了 一个名为Top Die的物体。 2.在当前选择默认Top Die 物体的情况下，直接 选择 然后选 3.本例中选择安装目录下 DEFORM3DV6.1 Labs的 Block_Top Die .STL,4.重复步骤1-3，导入下模的几何文件，系统会自动命名该物体为Bottom Die，相应的STL文件 DEFORM3D/v6.1/LabS/Block_BottomDie.STL。 最后我们可以在显示窗口中看到上下模以及上面导入的金属体。,五、设置上模的运动参数,1.首

14、先在物体列表中选中Top Die在前处理的控制窗口中点击按 钮Movement ，进入物体运动参数设置窗口。 2.在运动控制窗口中，设置参数Direction 为-Z，Speed为1。,六、设置物体温度,由于某些材料属性与温度相关，所以即使在整个模拟过程中温度并 不变化，仍需要给物体设置一适当的温度值，否则可能得不到正确的模 拟结果。在DEFORM3D v6.1的版本中，默认工件温度为68F。(修改 温度的方式为在物体窗口中选中物体Workpiece，点击General按钮，然 后点击按钮 在弹出的输入物体温度窗口中，输入所需 温度。),七、设置材料,对于那些非刚性材料和考虑 传热影响的刚体(

15、Rigid)材料， 必须按需要设置材料的属性。 1.在物体列表窗口中选择Workpiec 2.在前处理控制窗口中，点击 中的 按钮导出材料 库。 3.在材料选择窗口中，选择Steel 选项中的AISI 1045 Cold 4.点击按钮 便可将 材料导入。,八、改变物体的空间位置,在DEFORM中，虽然不可以直接进行几何造型，但是可以通过旋 转(Rotation)平移(Offset)等方法来改变物体的空间位置。点击按钮 , 便可以进入到Object Positioning窗口中， 进行操作。,定位方式：,1、offset：平移。 2、interference：接触。 3、rotational：旋

16、转。 4、drop：下落。 5、drag：拖拉。 在定位过程中，主要用 到的是以接触方式进行定 位，其主要的步骤为：选择 定位物体选择参考物体选择前进方向定义接 触值applyok。 （“前进方向”指的是参考对象在需要移动的物体的那个方向，即移动物体趋近参考对象的方向）,九、定义物间关系,1.在前处理控制窗口的右上角点击 按钮，会出现一个提示，选择Yes弹出Inter Object窗口。 2.定义物间从属关系：在v6.1中，系统会自动将物体1和后面的物体定 为从属关系（Slave-Master），即软的物体为Slave，硬的物体设为 Master。,1.点击按钮 ，进入新的窗口 2.选择剪切摩擦方式Shear，输入常摩擦系数constant，如果你对具体的摩擦系数没有概念，可以选择工艺种类，例如，本例中