DEFORM软件应用实例课件.ppt

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1、基于UG和DEFORM的锻造过程有限元模拟——DEFORM软件应用实例王高潮孙前江黄映霞江五贵郭正华南昌航空工业学院第一部分DEFORM软件简介DEFORM是美国ScientificFormingTechnologyCorporation(简称SFTC)公司开发的有限元模拟软件，其主要用于对各种金属的锻造变形过程进行模拟。DEFORM软件借助计算机平台对金属锻造变形的整个过程进行模拟，其主要的优点是：1、减少昂贵的车间试验和重新设计工模具以及加工过程的必要；2、精化坯料尺寸，减少产品和材料的费用；3、优化锻造工艺、优化锻模设计4、降

2、低产品成本，缩短新产品研制周期，提高企业的市场竞争力。DEFORM不同于一般目的的通用有限元模拟软件，其被设计成适合用于对锻造过程中金属变形的模拟。DEFORM提供了友好的用户界面，为前处理的数据准备工作以及分析过程提供了方便，该软件的一个关键组成部分是适合于大变形问题的全自动、优化的重划分网格系统。DEFORM软件的最新版本中增加了HT(HeatTreatment)功能模块，DEFORM-HT模块可以对热处理过程进行模拟，如正火、退火、淬火、回火、时效以及渗碳过程，还可以对材料硬度、残余应力、淬火变形以及对热处理过程中重要的机械及

3、材料性状进行预测。DEFORM软件的技术特点主要表现在以下几个方面：1.数据统一。使用统一的数据库来存储模型数据及求解结果，实现前后处理、分析及多场分析数据的统一。2.智能网格划分。具有智能网格划分功能，可以自动生成优化的网格。3.可实现多场耦合功能。实现多物理场的耦合分析，研究各物理场间的相互影响。4.提供与其他程序的接口。DEFORM提供了与诸多CAD软件的接口程序以实现数据共享和交换，如AutoCAD、Pro/Engineer、UG等。5.材料库中包含有钢、铝、钛合金等许多材料，用户也可以自定义一些必需的材料添加到材料库。第二

4、部分UG软件及其与DEFORM间数据交换由于DEFORM软件的主要功能是进行有限元模拟，其建立几何模型的功能相对较弱，几何模型一般是在CAD软件中建立。因此进行锻造有限元模拟之前，需首先建立正确的几何模型，否则模拟的结果与实际生产偏差较大，无法提供指导性的意见。通常对于轴对称锻件，为节省计算时间，提高计算效率，一般采用二维有限元进行模拟，几何模型在AutoCAD等中档CAD软件中建立，再以DXF文件格式导入到DEFORM-2D中进行模拟。由于AutoCAD等中档CAD软件只能建立二维或简单的三维模型，而锻件的形状一般都比较复杂，特别

5、是航空锻件，其对于自由形状特征建模要求较高，建模的难度较大，因此AutoCAD等很难胜任。美国EDS公司开发的UG软件采用的是复合建模方法，该方法功能强大、使用方便，用户可以根据产品的特点，选择一种最合适的建模方法，而自由形状特征建模是其CAD模块的重要组成部分。因此对于需采用三维有限元模拟的复杂锻件，其几何模型均在UG软件中建立，再以STL或其他文件格式导入到DEFORM-3D中进行模拟。第三部分锻造变形过程模拟实例在进行锻造变形过程模拟时，结合洪都集团锻造厂正在生产的几种类型锻件进行，如扭力臂、视镜座、起落架接头等。另外还对飞机

6、坐舱盖骨架的整体热弯过程进行了模拟，预测了铝板在镂空和整块板料两种状态下热弯所需要的载荷大小以及零件的成形情况。在对锻件的锻造变形过程进行模拟时，我们采用了不同的锻造工艺和不同尺寸的坯料。下面将对上述锻件在DEFORM中的模拟仿真过程和结果作具体介绍。3.1扭力臂锻件模拟3.1.1081锻件图3-1081锻件图图3-2锻模图081锻件的锻件图和模具图如图3-1和3-2所示。3.1.1.1模拟条件设定依据工厂的实际生产条件，在模拟时我们将模拟条件设置如下：模具材料选用H-13钢(4Cr5MoSiV1)，坯料材料选用AISI-1035(

7、35钢)。始锻温度为1150℃，模具预热温度为250℃，模具与坯料之间的摩擦系数设定为0.25，假定模具为刚体，不发生变形。首先我们选用了φ72×228mm的坯料，经压扁工步将坯料压扁30mm，模拟结果如图3-3～3-6所示。针对该锻件的特点，采用了不同的锻造工艺和坯料尺寸进行了模拟。3.1.1.2有限元模拟3.1.1.2.1坯料优化图3-3坯料压扁状态图3-4锻件终锻状态图3-5锻件有限元网格图图3-6锻件终锻截面图从上面的模拟结果图中可以看出，φ72×228mm的坯料尺寸太小，因此坯料充不满型腔，锻件缺肉现象严重。为此选用了尺寸

8、为φ75×228mm的坯料进行了模拟，与上面的模拟过程一样，首先将坯料压扁30mm，模拟结果如图3-7~3-10所示。3-7坯料压扁后的状态3-8锻件终锻状态从上面的模拟结果可以看出，φ75×228mm的坯料成形情况良好，能够充满型槽