DEFORM 金屬塑形成形工藝仿真

 DEFORM 金屬塑形成形工藝仿真

概述

DEFORM是一套基于有限元分析方法的專(zhuān)業(yè)工藝仿真系統，用于分析金屬成形及其相關(guān)的各種成形工藝和熱處理工藝。二十多年來(lái)的工業(yè)實(shí)踐證明了基于有限元法的DEFORM有著(zhù)的準確性和穩定性，模擬引擎在大流動(dòng)、行程載荷和產(chǎn)品缺陷預測等方面同實(shí)際生產(chǎn)相符，被國際成形模擬領(lǐng)域為處于同類(lèi)型模擬軟件的地位。

DEFORM-3D是在一個(gè)集成環(huán)境內綜合建模、成形、熱傳導和成形設備特性進(jìn)行模擬仿真分析。適用于熱、冷、溫成形，提供極有價(jià)值的工藝分析數據。如：材料流動(dòng)、模具填充、鍛造負荷、模具應力、晶粒流動(dòng)、金屬微結構和缺陷產(chǎn)生發(fā)展情況等。

模鍛成形與淬火熱處理

DEFORM 不同于一般的有限元程序，是專(zhuān)為金屬成形而設計、為工藝設計師量身定做的軟件。DEFORM可以用于模擬零件制造的全過(guò)程，從成形、熱處理到機加工。DEFORM主旨在于幫助設計人員在制造周期的早期能夠檢查、了解和修正潛在的問(wèn)題或缺陷。DEFORM具有非常友好的圖形用戶(hù)界面，可幫助用戶(hù)方便地進(jìn)行數據準備和成形分析。這樣，工程師們便可把精力主要集中在工藝分析上，而不是去學(xué)習煩瑣的計算機軟件系統。

DEFORM通過(guò)在計算機上模擬整個(gè)加工過(guò)程，幫助工程師和設計人員：

① 設計工具和產(chǎn)品工藝流程，減少昂貴的現場(chǎng)試驗成本。

② 提高模具設計效率，降低生產(chǎn)和材料成本。

③ 縮短新產(chǎn)品的研究開(kāi)發(fā)周期。

④ 分析現有工藝方法存在的問(wèn)題，輔助找出原因和解決方法。

特色功能

1、友好的圖形界面

DEFORM專(zhuān)為金屬成形而設計，具有windows風(fēng)格的中英文圖形界面, 可方便快捷地按順序進(jìn)行前處理及其多步成形分析操作設置，分析過(guò)程流程化，簡(jiǎn)單易學(xué)。另外，DEFORM針對典型的成形工藝提供了模型建立模板，采用向導式操作步驟，引導技術(shù)人員完成工藝過(guò)程分析。

圖形界面

2、高度模塊化、集成化的有限元模擬系統

DEFORM是一個(gè)高度模塊化、集成化的有限元模擬系統，它主要包括前處理器、求解器、后處理器三大模塊。前處理器完成模具和坯料的幾何信息、材料信息、成形條件的輸入，并建立邊界條件。求解器是一個(gè)集彈性、彈塑性、剛(粘)塑性、熱傳導于一體的有限元求解器。后處理器是將模擬結果可視化，支持OpenGL 圖形模式，并輸出用戶(hù)所需的結果數據。DEFORM允許用戶(hù)對其數據庫進(jìn)行操作，對系統設置進(jìn)行修改，并且支持自定義材料模型等。除此之外，DEFORM能夠將2D/3D系統整合于同一界面，可實(shí)現2D/3D模型的網(wǎng)格及參數數據轉換，完成二維到三維的多工序聯(lián)合分析計算。

MO多工序分析系統

多工序操作集成系統能夠將鍛造、熱分析、熱處理、切削、自由鍛、軋制工藝的分析集成在統一操作界面下，實(shí)現多工序任意工藝內容的添加計算，并能夠實(shí)現各工序參數的卡片式管理，達到成形及熱處理的全工藝連續分析。

3、有限元網(wǎng)格自動(dòng)生成器以及網(wǎng)格重劃分自動(dòng)觸發(fā)系統

DEFORM強大的求解器支持有限元網(wǎng)格重劃分，能夠分析金屬成形過(guò)程中多個(gè)材料特性不同的關(guān)聯(lián)對象在耦合作用下的大變形和熱特性，由此能夠保證金屬成形過(guò)程中的模擬精度，使得分析模型、模擬環(huán)境與實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境高度一致。DEFORM采用的密度控制網(wǎng)格劃分方法，方便地得到合理的網(wǎng)格分布。計算過(guò)程中，在任何有必要的時(shí)候能夠自行觸發(fā)高級自動(dòng)網(wǎng)格重劃生成器，生成細化、優(yōu)化的網(wǎng)格模型。

集成化有限元系統

4、集成金屬合金材料庫

DEFORM自帶材料模型包含有彈性、彈塑性、剛塑性、熱彈塑性、熱剛粘塑性、粉末材料、剛性材料及自定義材料等類(lèi)型，并提供了豐富的開(kāi)方式材料數據庫，包括美國、日本、德國的各種鋼、鋁合金、鈦合金、高溫合金等300種材料的相關(guān)數據。用戶(hù)也可根據自己的需要定制材料庫。

材料數據庫

5、集成多種成形設備模型

DEFORM集成多種實(shí)際生產(chǎn)中常用的設備模型，包括液壓機、鍛錘、機械壓力機、螺旋壓力機等。設備型號數據庫還包括多種型號鍛錘、機械壓力機、螺旋壓力機數據，可根據實(shí)際壓機型號直接選用。成形設備數據庫可以分析采用不同設備的成形工藝，滿(mǎn)足用戶(hù)各種成形條件下模擬的需要。

針對新材料的熱處理轉變曲線(xiàn)，提供了根據合金配比及晶粒尺寸計算TTT淬火曲線(xiàn)的功能。

成形設備型號數據庫

6、的DOE工藝參數優(yōu)化環(huán)境

DEFORM DOE設計優(yōu)化系統能夠進(jìn)行成形工藝參數及模具結構設計參數的多參數自動(dòng)優(yōu)化，在設定多個(gè)變量及目標函數的條件下實(shí)現工藝參數及結構設計參數的優(yōu)化，自動(dòng)提供的工藝設計方案?？蓛?yōu)化毛坯尺寸、模具結構、應力應變、材料破壞、材料重量、成形缺陷、成形邊界條件等方面，提供優(yōu)化及成功的工藝方案參數。DOE模塊在業(yè)內實(shí)現成形工藝智能優(yōu)化的模塊，在該領(lǐng)域的應用已取得地位。

DOE優(yōu)化工具

7、用戶(hù)自定義子程序

DEFORM HT提供了求解器和后處理程序的用戶(hù)子程序開(kāi)發(fā)。用戶(hù)自定義子函數允許用戶(hù)定義自己的材料模型、動(dòng)力學(xué)轉變模型、破裂準則和其他函數，支持高級算法的開(kāi)發(fā)，極大擴展了軟件的可用性。后處理程序的用戶(hù)子程序開(kāi)發(fā)允許用戶(hù)定制所關(guān)心的計算結果信息，豐富了后處理顯示功能。

8、輔助成形工具

DEFORM針對復雜零件鍛造過(guò)程，提供了預成形設計模塊Preform，該模塊可根據最終鍛件的形狀反算鍛件的預成形形狀，為復雜鍛件的模具設計提供了指導。

針對熱處理工藝界面熱傳導參數的確定，提供了反向熱處理分析模塊（Inverse Heat），幫助用戶(hù)根據試驗結果確定界面熱傳導參數。

相關(guān)模塊

1、DEFORM-2D

在同一集成環(huán)境內綜合建模、成形、熱傳導和成形設備特性等，主要用來(lái)分析成形過(guò)程中平面應變和軸對稱(chēng)等二維材料流動(dòng)，適用于熱、冷、溫成形，廣泛用于分析鍛造、擠壓、拉拔、開(kāi)坯、鐓鍛和許多其他金屬成形過(guò)程，提供極有價(jià)值的工藝分析數據，如：材料流動(dòng)、模具填充、鍛造負荷、模具應力和缺陷產(chǎn)生發(fā)展情況等。包含了DEFORM的核心功能。支持PC平臺的Windows XP/Vista系列操作系統，支持UNIX/LINUX系統。

2、DEFORM-3D

在同一集成環(huán)境內綜合建模、成形、熱傳導和成形設備特性等，主要用于分析各種復雜金屬成形過(guò)程中三維材料流動(dòng)情況，適用于熱、冷、溫成形，提供極有價(jià)值的工藝分析數據，如：材料流動(dòng)、模具填充、鍛造負荷、模具應力和缺陷產(chǎn)生發(fā)展情況等，DEFORM-3D功能與2D類(lèi)似，但它處理的對象為復雜的三維零件、模具等。支持PC平臺的Windows XP/Vista系列操作系統，支持UNIX/LINUX系統。

3、DEFORM-F2

集成前處理、求解器和后處理于一體的獨立分析系統，具有向導式的操作界面，使得用戶(hù)可以方便地建立模型并完成分析過(guò)程。主要用于典型的平面應變和軸對稱(chēng)等二維材料流動(dòng)的冷、溫、熱成形以及傳熱過(guò)程分析。相對于DEFORM-2D，DEFORM-F2更容易使用，用戶(hù)能夠很輕松完成前處理設置。但是軟件功能上有一些限制，比如：支持材料本構類(lèi)型相對于DEFORM-2D較少，不支持用戶(hù)子程序，不能設置復雜的邊界條件，不能配置ADD-ON的模塊，只能手動(dòng)設置多步成形等等。在PC平臺的Windows XP/Vista系列操作系統下使用。

4、DEFORM-F3

與DEFORM-F2類(lèi)似，DEFORM-F3為3D的簡(jiǎn)化版本。相對于DEFORM-3D，DEFORM-F3更容易使用，主要用于分析各種復雜金屬成形過(guò)程中三維材料流動(dòng)情況，對于典型成形過(guò)程，具有向導化的操作界面，用戶(hù)能夠很輕松完成前處理設置。但是軟件功能上有一些限制，比如：支持材料本構類(lèi)型相對于DEFORM-3D較少，不支持用戶(hù)自定義子程序，不能設置復雜的邊界條件，不能配置ADD-ON的模塊，只能手動(dòng)設置多步成形等等。在PC平臺的Windows XP/Vista系列操作系統下使用。

5、DEFORM-HT2/HT3 (熱處理)

可以獨立運行也可以附加在DEFORM-2D和DEFORM-3D之上。DEFORM-HT能分析熱處理過(guò)程，包括：硬度、晶相組織分布、扭曲、殘余應力、含碳量等。 能夠模擬復雜的材料流動(dòng)特性，自動(dòng)進(jìn)行網(wǎng)格重劃和插值處理，除變形過(guò)程模擬外，還能夠考慮材料相變、含碳量、體積變化和相變引起的潛熱，計算出相變過(guò)程各相的體積分數、轉化率、相變應力、熱處理變形和硬度等一系列相變引發(fā)的參數變量。能夠計算金屬成形過(guò)程發(fā)生的再結晶過(guò)程及晶粒長(cháng)大過(guò)程。

6、DEFORM-RR（環(huán)件軋制）

該模塊為專(zhuān)門(mén)進(jìn)行環(huán)件軋制過(guò)程模擬的模塊，可以獨立運行。采用向導式的操作界面，集成前處理、求解器和后處理于同一界面。采用二維截面形狀建立模型，避免了三維CAD軟件建模導入，提高了建模效率。與DEFORM-3D相比，靈活性受到限制。

7、DEFORM-DOE（工藝參數優(yōu)化）

該模塊為專(zhuān)門(mén)進(jìn)行工藝及結構設計多參數優(yōu)化的模塊，基于2D/3D運行?？蛇M(jìn)行鍛造、切削、熱處理等工藝的成形參數及毛坯尺寸、模具尺寸、預成形件尺寸的自動(dòng)優(yōu)化，提供理想的工藝設計方案。

8、其它主要ADD-ON模塊

Microstructure (2D or 3D)：微觀(guān)組織分析專(zhuān)用模塊，附加在2D或3D上使用。

Ring Rolling (3D)：環(huán)軋專(zhuān)用模塊，附加在3D上使用。

Machining (2D or 3D)：機加工專(zhuān)用模塊，附加在2D或3D上使用。

Cogging (3D) ：自由鍛專(zhuān)用模塊，附加在3D上使用。

Shaping Rolling (3D)：型軋專(zhuān)用模塊，附加在3D上使用。

Inverse Property Extraction(HTC)：傳熱系數計算工具，附加在2D或3D上使用。

Geometry Tool：幾何工具。

Simulation Queue：批處理求解工具。

客戶(hù)價(jià)值

· 完善的IGES、STL、IDEAS、PATRAN、NASTRAN等CAD和CAE接口，方便用戶(hù)導入模型。

· 提供多達250種材料數據的材料庫，幾乎包含了所有常用材料的彈性變形數據、塑性變形數據、熱能數據、熱交換數據、晶體長(cháng)大數據、材料硬化數據和破壞數據，方便用戶(hù)計算過(guò)程中使用。

· 系統中集成了在任何必要時(shí)能夠自行觸發(fā)自動(dòng)網(wǎng)格重劃生成器，生成優(yōu)化的網(wǎng)格模型。在精度要求較高的區域，可以劃分較細密的網(wǎng)格，從而降低題目的規模，并顯著(zhù)提高計算效率。

· 提供三種迭代計算方法：Newton-Raphson、Direct和Explicit，用戶(hù)可根據不同工況、不同材料性能選擇不同計算方法。

· 多種控制選項和用戶(hù)子程序使得用戶(hù)在定義和分析問(wèn)題時(shí)有很大的靈活性。

· 并行求解顯著(zhù)提高求解速度。

· 獲得金屬成形過(guò)程中的速度場(chǎng)、應力應變、溫度場(chǎng)、流線(xiàn)等結果，以分析型材成形中充填不滿(mǎn)、折疊、開(kāi)裂等缺陷。

· 設計工具和產(chǎn)品工藝流程，減少昂貴的現場(chǎng)試驗成本。

· 提高工模具設計效率，降低生產(chǎn)和材料成本。

· 為用戶(hù)優(yōu)化模具結構及工藝參數。

· 縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期。

· 典型應用

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· 螺栓多工步成形過(guò)程模擬

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· 曲軸鍛造過(guò)程模擬和萬(wàn)向節鍛造過(guò)程模擬

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· 自由鍛過(guò)程分析和開(kāi)坯過(guò)程模擬

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· 型材軋制成形模擬和環(huán)件軋制過(guò)程模擬

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· 無(wú)縫鋼管穿刺成形

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· 型材擠壓過(guò)程分析和絲材拉拔過(guò)程分析

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· 成形過(guò)程中V型裂紋分析和成形過(guò)程折疊形成分析

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· 模具應力分析和模具磨損分析

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· 粉末冶金燒結過(guò)程和粉末冶金壓實(shí)成形過(guò)程

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· 噴丸工藝模擬

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· 圓錐形體拉伸成形模擬、S軌成形回彈模擬、管材液壓成形

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· 晶粒模擬、淬火溫度場(chǎng)分布、滲碳過(guò)程模擬

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· 應力松弛分析和熱處理工藝優(yōu)化

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· 電感應加熱過(guò)程模擬

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· 機加工過(guò)程切屑模擬、機加工過(guò)程中刀具磨損分析、機加工過(guò)程中刀具溫度分析

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· 工藝參數自動(dòng)優(yōu)化