第4章锻压模拟基本过程分析.ppt

【本章学习目标】 ★ 了解DEFORM-3D锻压分析的基本过程； 【本章教学要点】 导入案例 锻件的锻压成形过程是一个非常复杂的弹塑性大变形过程，既有材料非线性，又有几何非线性，再加上复杂的边界接触条件的非线性，这些因素使其变形机理非常复杂，很难用准确的数学关系式来进行描述，从而导致生产过程中对产品质量控制的难度增大。采用Deform软件对大变形生产工序进行模拟分析和控制，能有效起到对锻件生产的指导作用。 4.1问题分析 此案例是一个基本的镦粗成形工序。 工艺参数: 几何体和工具采用整体分析 单位：英制（English） 工件材料（Material）:AISI-1045 温度（temperature）:常温（68F） 上模速度:1in/sec 模具行程：2.6in 建议模型主要在前处理模块进行，前处理是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。 DEFORM-3D软件分析过程主要分为4个主要部分： （1）建立问题， （2）前处理， （3）模拟计算， （4）后处理。 前处理主要包括2个部分： （1）物体的设置， 4.2.1问题的建立 主要是创建一个需要分析问题的名称、类型以及存放位置。 4.2.2物体的设置 一般的锻压模拟过程主要包括三个物体，坯料（workpiece）、上模（Top die）和下模（Bottom die）。每个物体的设置都包括以下过程： 1.基本设置 主要针对物体的基本性质、温度、材料等进行设置。 2.几何输入 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。 3.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，有不至于在变形剧烈的部位产生严重的网格畸变。 4.运动设置 工具的运动方式主要有两种：直线运动和旋转。另外软件集成有成形设备模型，如：液压压力机、锤锻机、螺旋压力机、机械压力机等。 5.边界条件 主要设置对称边界、热传导面以及其它边界条件。 6.性能设置 7.高级设置 物体设置的流程如图4-2所示。 不是每个物体的每项都要设置。比如一般情况下，只有上模才需要设置运动（movement）。 4.2.3模拟设置 1.模拟控制 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）主动模具：选择物体的编号； （4）存储步长：决定每多少步存一次，不要太密，否则文件太大； 2.材料定义 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，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。 3.位置关系 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。 4.关系定义 主要定义摩擦接触的关系、摩擦系数、摩擦方式等。 5.检查生成 主要让软件检查用户设置的前处理有没有原则性错误，能不能生成计算所需的db文件。 4.3建立模型 （1）DEFORM-3D软件的打开为：开始菜单→程序→DEFORM-3D V6.1→DEFORM-3D。进入DEFORM-3D的主窗口。 DEFORM-3D的主窗口 （2）File→New Problem或在主窗口左上角点击按钮 ; （5）在下一个窗口中输入题目的名称(Problem name)block，如图所示。 除了一般windows程序的标题栏、菜单栏和工具栏之外，前处理操作窗口由图形显示窗口、物体树窗口以及每个物体的属性资料输入区。 图形显示区：区展示几何图形和网格以及工艺分析状况， 物体树：把分析