Deform在锻造中的应用

Deform在锻造模拟中的应用

程0910121***

（铜陵学院机械工程系 09材控二 244000）摘要：介绍Deform软件原理与发展，通过塑性体锻造模拟介绍了该软件在网格划分、应力应变分析、点追踪等方面的应用。

关键词：Deform软件锻造模拟有限元分析

一、Deform软件简介

Deform是针对复杂金属成型过程的三维金属流动分析的功能强大的过程模拟分析软件。该软件的理论基础是经过修订的拉格朗日定理，属于钢塑性有限元法，其材料模型包括刚性材料模型、塑性材料模型、多孔材料模型和弹性材料模型。Deform-2D的单元类型是四边形，deform-3D的单元类型是经过特殊处理的四面体，更容易实现网格重划分。后者在模拟金属成型过程中三维流动时可以提供极有价值的工艺分析数据及有关成型过程中的材料和温度流动。典型应用包括锻造、摆碾、轧制、旋压、拉拔和其他成型加工手段。是模拟3D材料流动的理想工具。不仅稳健性好，而且易于使用。Deform强大的功能模拟引擎能够分析金属成型过程中多个关联对象耦合多用的大变形和热特性。系统中集成了任何在必要时能够自行触发自动网格重画生成器，生成优化的网格系统。在要求精度较高的区域，可划分细密的网格，从而降低题目的运算规模，并显著提高计算效率。

Deform图形界面既强大又灵活，为用户准备输入数据和观察结果提供了有效工具，还提供了3D几何操作修正工具，这对于3D过程模拟极为重要。deform 系统几十年来一贯秉承力保计算准确可靠地传统。

二、锻件成型过程数值模拟的选型

锻压成型过程数值模拟用于求解金属变形过程的应力、应变、温度等的分布规律，进行模具受力分析，预测金属成型缺陷。根据金属材料的本构关系不同，可将其分为两大类，弹塑性模型和钢塑性模型。钢塑性模型忽略了金属变形过程中的弹性变形，以速度场为为基本量，形成有限元列式。计算程序大大简化，在弹性变形较小甚至可以忽略时，采用钢塑性模型可达到较高计算效率。锻造成型过程是一个大塑性变形过程，弹性变形相对而言可以忽略不计。所以，锻造成型过程模拟一般采用钢塑性模型。

三、塑性体锻造模拟分析

（一）导入毛坯几何文件并设置坯料基本属性

对于那些非刚性材料和考虑传热影响的刚体材料，必须按需要设置材料的属性。物体名默认Workpiece不变，物体类型采用默认的塑性体，温度默认为常温

不改变。在前处理窗口中，选择材料库中的

Steel ->AISI-1045， COLD[70F(20C)]。对导入的几何体进行

几何检查，只有质量符合的图形才能划分网格并计算。

（二）进行网格的划分与重划分

网格划分太大会降低模拟精确度，网格划分太小可提高

模拟准确性，但模拟时间增加，降低了效率。所以选择合适

的网格划分方式和网格划分大小很重要。在这里网格划分数

目选择默认的8000，如图表1。

（三）导入上模文件与下模文件并分别设置运动参数（如图

表2）

（四）设置其他模拟参数、定义接触关系并检查生成的数据

库文件

设置模拟步数为20，除非模拟意外终止，否则程序将运

行至20步。设置存储增量为2，每两步保存一次，避免每

步都保存，造成数据文件过大。设置With Constant

DieDisplacement 为0.13，每步进行0.13in 的计算。因为

是冷锻，摩擦因数系统会设为0.12。有限元分析引擎把模

拟计算的结果写在数据库文件中，该文件在前处理环节中

产生，此时一些模拟信息（如材料属性、运动控制参数等）

会被写入该文件。

（五）模拟锻造过程与后处理。

锻造的实际生产过程是非常快的，但用deform 软件可

以提取任意时间段的变形情况。为了解变形情况，在塑性

体上选择三点（如图表3），查看其载荷行程曲线如图表4。在实际生产过程中，下料的多少直接决定了最后锻件的飞

边有无与多少。根据Pro/E 设计的零件毛坯重量与模具的

型腔尺寸，可得出所需方体的长宽高。若下的料质量不足，

将会出现充型不完全，得不到完整的零件；若下的料过大，

零件的飞边就会很大，甚至使模具胀开，不能完全闭合，

从而使零件尺寸发生变化。所以有适当的飞边才能保证零

件的质量。

四、结语

通过deform 计算机辅助模拟技术在锻造工艺过程的应

用，可以有效解决加工制造业在产品研发过程中存在的许

多问题 ,其界面操作方便，前后处理功能好性强，计算效率高，模拟精度较高，可用于实际生产的工艺分析及模具设计；为工艺人员提供了一个方便可靠的设计环境。工艺人员可以直接看到模拟结果，随时调整工艺数，修改模具，直至得到比较理想的结果，达到事半功倍的效果，在实际生产中得到越来越广泛的应用。 参考文献：

【1】 胡建军 李小平DERORM-3D 塑性成形CAE 应用教程

【2】 马怀宪 金属塑性加工学（挤压、拉拔与管材冷轧）

图表 1 图表 2

图表 3 图表 4