deform

DEFORM是一套基於有限元的工藝仿真系統，用於分析金屬成形及其相關工業的各種成形工藝和熱處理工藝。通過在計算機上模擬整個加工過程，幫助工程師和設計人員： 設計工具和產品工藝流程，減少昂貴的現場試驗成本。 提高模具設計效率，降低生產和材料成本。縮短新產品的研究開發周期。

基本介紹

• 外文名：deform
• 基於：有限元的工藝仿真系統
• 用於：分析金屬成形及其相關工業
• 類別：成形工藝和熱處理工藝

軟體介紹

DEFORM-2D（二維）

適用於各種常見的UNIX工作站平台（HP，SGI，SUN，DEC，IBM）和Windows-NT微機平台。可以分析平面應變和軸對稱等二維模型。它包含了最新的有限元分析技術，既適用於生產設計，又方便科學研究。

DEFORM-3D（三維）

適用於各種常見的UNIX工作站平台（HP，SGI，SUN，DEC，IBM）和Windows-NT微機平台。可以分析複雜的三維材料流動模型。用它來分析那些不能簡化為二維模型的問題尤為理想。

DEFORM-PC（微機版）

適用於運行Windows 95，98和NT的微機平台。可以分析平面應變問題和軸對稱問題。適用於有限元技術剛起步的中小企業。

DEFORM-PC Pro（Pro版）

適用於運行Windows 95，98和NT的微機平台。比DEFORM-PC功能強大，它包含了DEFORM-2D的絕大部分功能。

DEFORM-HT（熱處理）

附加在DEFORM-2D和DEFORM-3D之上。除了成形分析之外，DEFORM-HT還能分析熱處理過程，包括：硬度、晶相組織分布、扭曲、殘餘應力、含碳量等。

功能

成形分析

冷、溫、熱鍛的成形和熱傳導耦合分析（DEFORM所有產品）。

豐富的材料資料庫，包括各種鋼、鋁合金、鈦合金和超合金（DEFORM所有產品）。

用戶自定義材料資料庫允許用戶自行輸入材料資料庫中沒有的材料（DEFORM所有產品）。

提供材料流動、模具充填、成形載荷、模具應力、纖維流向、缺陷形成和韌性破裂等信息（DEFORM所有產品）。

剛性、彈性和熱粘塑性材料模型，特別適用於大變形成形分析（DEFORM所有產品）。

彈塑性材料模型適用於分析殘餘應力和回彈問題（DEFORM-Pro, 2D, 3D）。

燒結體材料模型適用於分析粉末冶金成形（DEFORM-Pro, 2D, 3D）。

完整的成形設備模型可以分析液壓成形、錘上成形、螺旋壓力成形和機械壓力成形（DEFORM所有產品）。

用戶自定義子函式允許用戶定義自己的材料模型、壓力模型、破裂準則和其他函式（DEFORM-2D，3D）。

格線劃線（DEFORM-2D，PC，Pro）和質點跟蹤（DEFORM所有產品）可以分析材料內部的流動信息及各種場量分布

溫度、應變、應力、損傷及其他場變數等值線的繪製使後處理簡單明了（DEFORM所有產品）。

自我接觸條件及完美的格線再劃分使得在成形過程中即便形成了缺陷，模擬也可以進行到底（DEFORM-2D，Pro）

多變形體模型允許分析多個成形工件或耦合分析模具應力（DEFORM-2D，Pro，3D）。

基於損傷因子的裂紋萌生及擴展模型可以分析剪下、沖裁和機加工過程（DEFORM-2D）。

熱處理

模擬正火、退火、淬火、回火、滲碳等工藝過程

預測硬度、晶粒組織成分、扭曲和含碳量。

專門的材料模型用於蠕變、相變、硬度和擴散。

可以輸入頂端淬火數據來預測最終產品的硬度分布。

可以分析各種材料晶相，每種晶相都有自己的彈性、塑性、熱和硬度屬性。

混合材料的特性取決於熱處理模擬中每步各種金屬相的百分比。

DEFORM用來分析變形、傳熱、熱處理、相變和擴散之間複雜的相互作用。擁有相應的模組以後，這些耦合效應將包括：由於塑性變形功引起的升溫、加熱軟化、相變控制溫度、相變內能、相變塑性、相變應變、應力對相變的影響以及含碳量對各種材料屬性產生的影響等。

軟體操作流程

（1）導入幾何模型

在DEFORM-3D軟體中，不能直接建立三維幾何模型，必須通過其他 CAD/CAE軟體建模後導入導DEFORM系統中，目前，DEFORM-3D的幾何模型接口格式有:

①STL:幾乎所有的CAD軟體都有這個接口。它由一系列的三角形擬合曲面而成。

②UNV:是由SDRC公司(現合併到EDS公司)開發的軟體IDEAS製作的三維實體造型及有限元格線檔案格式，DEFOEM接受其劃分的格線。

③PDA:MSC公司的軟體Patran的三維實體造型及有限元格線檔案格式。

④AMG:這種格式DEFORM存儲己經導入的幾何實體。

（2）格線劃分

在DEFORM-3D中，如果用其自身帶的格線剖分程式，只能劃分四面體單元，這主要是為了考慮格線重劃分時的方便和快捷。但是它也接收外部程式所生成的六面體(磚塊)格線。格線劃分可以控制格線的密度，使格線的數量進一步減少，有不至於在變形劇烈的部位產生嚴重的格線畸變。

DEFORM-3D的前處理中格線劃分有兩種方式，一種是用戶指定單元數量(絕對格線劃分），系統默認劃分方式，用戶指定的格線單元數量只是格線劃分的上限約數，實際劃分的格線單元數量不會超過這個值。用戶可以通過拖動滑塊修改格線單元數，也可以直接輸入指定數值，該數值和系統計算時間有著密切的關係，該數值越大，所需要的計算量越大，計算時間越長。

另一種手動設定格線使用的是 Detailed settings下的Absolute方式，該方式允許用戶指定最小或最大的格線尺寸和最大與最小格線尺寸的比值（相對格線劃分）。該值設定完成在格線單元數量中可以看到格線的大概數目，但無法在那裡修改，只能通過修改最大或最小單元尺寸來修改格線數目。

（3）初始條件

有些加工過程是在變溫環境下進行的，比如熱軋，在軋制過程中，工件，模具與周圍環境介質之間存在熱交換，工件內部因大變形生成的熱量及其傳導都對產品的成形質量產生主要的影響，對此問題，仿真分析應按照瞬態熱一機禍合處理。DEFORM材料庫可以提供各個溫度下材料的特性。

（4）材料模型

在DEFORM-3D軟體中，用戶可以根據分析的需要，輸入材料的彈性、塑性、泊松比、楊氏模量、電阻、熱物理性能數據，如果需要分析熱處理工藝，還可以輸入材料的每一種相得相關數據以及硬化、擴散等數據。

為了更方便的使用戶模擬塑性成形工藝，該軟體提供了100餘種材料（包括碳鋼、合金鋼、鋁合金、鈦合金、銅合金等）的塑性性能數據，以及多種材料模型。在材料庫中，對每一種支持的材料提供了不同溫度和應變率下材料流動應力應變曲線和膨脹係數，彈性模量，泊松比，熱導率等隨溫度的變化曲線。

（5）接觸定義

接觸選單用於定義工件與所有用到的模具之間以及模具之間可能產生的接觸關係。工件在變形過程中的溫度，變形量是待求量，工件通常被定義成為可變形接觸體。通常，最簡單，計算效率最高的定義是用二維曲線(ZD平面或是軸對稱鍛造)或是三維空間曲面(3D鍛造)描述模具參與接觸部分的外表面輪廓，用剛性接觸體描述。剛性接觸體上只具有常溫，起主動傳遞剛體位移或合力作用。如果需要關心模具的溫度變化，可將模具上所關心的部分離散成單元(二維平面單元或是三維軸對稱實體單元)，定義成為允許傳熱的剛性接觸體，分析過程中，模具既有傳遞位移或合力作用，同時又有內部熱量的傳導和與外界的換熱。實際鍛造過程中，模具或多或少都存在變形，當要分析模具的溫度和變形時，可將模具離散成為具有溫度和位移自由度的有限單元，定義成為可變形的接觸體，這會使計算的規模增加，但是分析結果更加合乎實際情況。還有一類剛性接觸體為對稱面，定義在工件上具有對稱邊界條件位置處，起施加對稱邊界條件的約束作用。定義的對稱剛性平面可以滿足法向的零位移約束和法向零熱流約條件。

（6）格線自動重新劃分

模擬分析過程中，單元附著在材料上，材料在流動過程中極易使相應的單元形狀產生過度變形導致畸形。單元畸變後可能會中斷計算過程（一般較好的格線形狀多為銳角三角形，當格線變形為鈍角三角形時，準確性就會大打折扣，變形更大時，圖形就會破裂，格線就會重新劃分）。因此，保證仿真過程中材料經過較大流動後分析仍然可以繼續，獲得的結果仍然具有足夠的精度是非常重要的。DEFORM在格線畸變達到一定程度後會自動重新劃分畸變的格線，生成新的高質量格線。對3D分析，按增量載入頻率或兩組格線重劃其間累積的最大應變增量來引導程式自動的格線重劃。

（7）增加約束

DEFORM可以在節點上增加各個自由度的約束。

（8）後處理

DEFORM後處理選單為用戶提供了直觀方便的評價成形過程，成形產品質量，以及應力、應變、溫度、速度、位移、破壞係數等。工具損傷的必須信息以及圖片，文本和表格形式提取和保存所需結果的各種工具。DEFORM支持在加工過程中以等值線，分布雲圖，數值符號，色標，等值面和切平面矢量等方式顯示各種場變數分布。也可按路徑顯示或歷程顯示分析結果。顯示結果能夠藉助於色調，光照和渲染產生出具有逼真效果的圖形。也可利用分析結果製作動畫和電影。用戶利用這些提取各種體成形分析結果工具，足以獲得設計產品加工工藝所關注的全部信息。這對設計人員充分了解設計工藝及其實施的可行性是大有裨益的。一旦模具設計和初始坯料形狀尺寸不合理，從分析結果中可顯示出材料流動受阻後可能出現的開裂或是重疊，從歷程顯示可以提取模具成形力隨行程的變化曲線，是一個從設備加工能力，設備消耗角度來設計加工工藝的必須指標。在後處理界面中顯示工件流動過程中應力，應變，應變率和溫度的分布變化，幫助工藝設計師評定工件的加工質量。其中的局部加工硬化，應力集中，高應力梯度，工件模具的接觸壓力等結果，可以評定成形產品的質量好壞的控制因素。