DEFORM二次开发各模块介绍.doc

材料本构模型是实现计算机数值模拟的前提条件之一，【关于计算机数值模拟技术的发展介绍】 本论文所采用的有限元模拟软件DEFORM-3D进行材料的微观组织模拟介绍，DEFORM-3D有限元软件是集成了原材料、成形、热处理和机加工为一体的软件，可用于分析各种塑性体积成形过程中金属流动以及材料的应力、应变和温度等物理场量的分布变化情况，同时提供了材料的流动、模具间的填充、成型过程的载荷量、模具所受应力、材料的纤维流向、成型过程的坯料形成、材料的韧性断裂以及金属微观组织结构等信息。 为了实现在金属成形工艺模拟过程中进行微观组织演化的定量预测，所使用的模拟软件必须有包含微观组织变化的本构模型和专门的微观组织演化分析模块。当前国际上虽然有多个知名商业有限元软件流行，但是它们都不具备微观组织演化的预测功能;或者软件具有微观组织变化的本构模型，但仍需使用者输入材料的参数方可进行，而软件不提供材料的参数;故很多软件都淡化此微观组织演化分析模块。庆幸的是多数商业软件都为二次开发设置了用户子程序功能，通过编制用户子程序就能实现对微观组织演化的预测功能。 用户自定义本构模型的输入方法 在当今的科学研究方向中，新材料的开发占据了一个重要的角色。不同的材料工作者开发了不同的新材料，得到了不同的本构模型，需要对这种新材料进行模拟，为了满足这种需求，DEFORM提供了两种用户自定义本构模型的输入方法： （1）以函数形式输入本构模型。DEFORM提供了若干常用本构模型，如图4.6所示。若用户的本构模型与系统提供的本构模型一致，则可直接输入其相关系数即可；若用户的本构模型在系统中不存在，则可通过二次开发编程的方式将用户的本构模型加入到DEFORM中，然后在图4.6中选择“User routine”并输入所调用的本构模型子程序的编号。 (2)以数据形式输入本构模型。DEFORM还允许通过输入数据的方式来定义材料的塑性流动行为。具体方法是根据材料的真应力一真应变曲线，取若干个数据点，逐个输入该材料在某个温度、某个变形速率和某个真应变下的真应力。该方法的优点是既不用求取材料的本构模型，也不用进行二次开发编程，就可以定义材料的塑性流动行为，同时，若输入的数据点较多，得到的精度比输入函数形式的本构方程要精确得多。 本论文采用第一种方式，基于windows平台的DEFORM编程接口将求取的本构方程输入到DEFORM中。 文件配置 在windows操作系统中，在向DEFORM-3D/-2D中加入用户子程序之前，要对一些文件作相关配置，具体方法如下： 1） 先C:\DEFORM3D\V6_1\目录下的DEF_SIM.exe文件和C:\DEFORM3D\V6_1\UserRoutine\DEF_SIM\目录下的def_usr.f文件作一个备份；这两个文件是在安装完DEFORM-3D后就会自动生成的文件；因为本文的二次开发将会先对def_usr.f文件进行修改，所以备份原始文件很有必要。 2） 打开C:\DEFORM3D\V6_1\UserRoutine\DEF_SIM目录下的DEF_SIM_P4_USR_Absoft70.gui文件，系统会打开Absoft Developer Tools Interface；同时def_usr.f文件也自动被加载。点击打开def_usr.f文件并将自己的模型用程序编制后添加进去。 3） 将修改后的def_usr.f文件保存，然后执行Absoft Developer Tools Interface的Tools菜单下的Build命令，如果程序编制正确目调试通过的话，系统会生成一个新的DEF_SIM.exe，将新的DEF_SIM.exe文件拷贝到C:\DEFORM3D\V6_1\目录下替换原始的DEF_SIM.exe文件，重新运行DEFORM-3D，系统自动加载新的DEF_SIM.exe文件。至此，包含新嵌入的模型的二次开发顺利完成。 用户子程序结构 用户定义子程序的核心代码都储存在def_usr.f中，有限元主程序通过调用该文件中的子程序，可以计算出用户自定义变量的值，所以关键问题在于该子程序的编写。 在DEFORM软件中，用户可以通过修改DEFORM软件的用户子程序文件def_usr.f中用户自定义模块，扩展和增强DEFORM的现有功能。为了满足不同模拟目的的需要，def_usr.f文件中提供了流动应力子程序模块(USRMTR)、物体运动控制模块(USRDSP)、节点变量和单元变量模块(USRUPD)、可以改变所有变量的模块(USRMSH)。用户可以通过这些模块实现模具运动、材料宏观、观变形行为的研究等。 用户子程序文件def_usr.f的程序结构如下： 1.用户定义数据（USRDEF） 用户可以在DEFORM-3D的前处理中输入用户子程序中包括的全