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業(yè)工藝仿真系統(tǒng),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。二十多年來的工業(yè)實(shí)踐證明了基于有限元法的DEFORM有著的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性,模擬引擎在大流動、行程載荷和產(chǎn)品缺陷預(yù)測等方面同實(shí)際生產(chǎn)相符,被國際成形模擬領(lǐng)域?yàn)樘幱谕愋湍M軟件的地位。
DEFORM-3D是在一個集成環(huán)境內(nèi)綜合建模、成形、熱傳導(dǎo)和成形設(shè)備特性進(jìn)行模擬仿真分析。適用于熱、冷、溫成形,提供極有價值的工藝分析數(shù)據(jù)。如:材料流動、模具填充、鍛造負(fù)荷、模具應(yīng)力、晶粒流動、金屬微結(jié)構(gòu)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,是專為金屬成形而設(shè)計、為工藝設(shè)計師量身定做的軟件。DEFORM可以用于模擬零件制造的全過程,從成形、熱處理到機(jī)加工。DEFORM主旨在于幫助設(shè)計人員在制造周期的早期能夠檢查、了解和修正潛在的問題或缺陷。DEFORM具有非常友好的圖形用戶界面,可幫助用戶方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)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(xí)煩瑣的計算機(jī)軟件系統(tǒng)。
DEFORM通過在計算機(jī)上模擬整個加工過程,幫助工程師和設(shè)計人員:
① 設(shè)計工具和產(chǎn)品工藝流程,減少昂貴的現(xiàn)場試驗(yàn)成本。
② 提高模具設(shè)計效率,降低生產(chǎn)和材料成本。
③ 縮短新產(chǎn)品的研究開發(fā)周期。
④ 分析現(xiàn)有工藝方法存在的問題,輔助找出原因和解決方法。
特色功能
1、友好的圖形界面
DEFORM專為金屬成形而設(shè)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(shè)置,分析過程流程化,簡單易學(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?qū)讲僮鞑襟E,引導(dǎo)技術(shù)人員完成工藝過程分析。
圖形界面
2、高度模塊化、集成化的有限元模擬系統(tǒng)
DEFORM是一個高度模塊化、集成化的有限元模擬系統(tǒng),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。求解器是一個集彈性、彈塑性、剛(粘)塑性、熱傳導(dǎo)于一體的有限元求解器。后處理器是將模擬結(jié)果可視化,支持OpenGL 圖形模式,并輸出用戶所需的結(jié)果數(shù)據(jù)。DEFORM允許用戶對其數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作,對系統(tǒng)設(shè)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?qū)?D/3D系統(tǒng)整合于同一界面,可實(shí)現(xiàn)2D/3D模型的網(wǎng)格及參數(shù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)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(tǒng)
多工序操作集成系統(tǒng)能夠?qū)㈠懺臁岱治?、熱處理、切削、自由鍛、軋制工藝的分析集成在統(tǒng)一操作界面下,實(shí)現(xiàn)多工序任意工藝內(nèi)容的添加計算,并能夠?qū)崿F(xiàn)各工序參數(shù)的卡片式管理,達(dá)到成形及熱處理的全工藝連續(xù)分析。
3、有限元網(wǎng)格自動生成器以及網(wǎng)格重劃分自動觸發(fā)系統(tǒng)
DEFORM強(qiáng)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程中多個材料特性不同的關(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。計算過程中,在任何有必要的時候能夠自行觸發(fā)高級自動網(wǎng)格重劃生成器,生成細(xì)化、優(yōu)化的網(wǎng)格模型。
集成化有限元系統(tǒng)
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型,并提供了豐富的開方式材料數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。用戶也可根據(jù)自己的需要定制材料庫。
材料數(shù)據(jù)庫
5、集成多種成形設(shè)備模型
DEFORM集成多種實(shí)際生產(chǎn)中常用的設(shè)備模型,包括液壓機(jī)、鍛錘、機(jī)械壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)等。設(shè)備型號數(shù)據(jù)庫還包括多種型號鍛錘、機(jī)械壓力機(jī)、螺旋壓力機(jī)數(shù)據(jù),可根據(jù)實(shí)際壓機(jī)型號直接選用。成形設(shè)備數(shù)據(jù)庫可以分析采用不同設(shè)備的成形工藝,滿足用戶各種成形條件下模擬的需要。
針對新材料的熱處理轉(zhuǎn)變曲線,提供了根據(jù)合金配比及晶粒尺寸計算TTT淬火曲線的功能。
成形設(shè)備型號數(shù)據(jù)庫
6、的DOE工藝參數(shù)優(yōu)化環(huán)境
DEFORM DOE設(shè)計優(yōu)化系統(tǒng)能夠進(jìn)行成形工藝參數(shù)及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的多參數(shù)自動優(yōu)化,在設(shè)定多個變量及目標(biāo)函數(shù)的條件下實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)及結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化,自動提供的工藝設(shè)計方案。可優(yōu)化毛坯尺寸、模具結(jié)構(gòu)、應(yīng)力應(yīng)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(shù)。DOE模塊在業(yè)內(nèi)實(shí)現(xiàn)成形工藝智能優(yōu)化的模塊,在該領(lǐng)域的應(yīng)用已取得地位。
DOE優(yōu)化工具
7、用戶自定義子程序
DEFORM HT提供了求解器和后處理程序的用戶子程序開發(fā)。用戶自定義子函數(shù)允許用戶定義自己的材料模型、動力學(xué)轉(zhuǎn)變模型、破裂準(zhǔn)則和其他函數(shù),支持高級算法的開發(fā),極大擴(kuò)展了軟件的可用性。后處理程序的用戶子程序開發(fā)允許用戶定制所關(guān)心的計算結(jié)果信息,豐富了后處理顯示功能。
8、輔助成形工具
DEFORM針對復(fù)雜零件鍛造過程,提供了預(yù)成形設(shè)計模塊Preform,該模塊可根據(jù)最終鍛件的形狀反算鍛件的預(yù)成形形狀,為復(fù)雜鍛件的模具設(shè)計提供了指導(dǎo)。
針對熱處理工藝界面熱傳導(dǎo)參數(shù)的確定,提供了反向熱處理分析模塊(Inverse Heat),幫助用戶根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果確定界面熱傳導(dǎo)參數(shù)。
相關(guān)模塊
1、DEFORM-2D
在同一集成環(huán)境內(nèi)綜合建模、成形、熱傳導(dǎo)和成形設(shè)備特性等,主要用來分析成形過程中平面應(yīng)變和軸對稱等二維材料流動,適用于熱、冷、溫成形,廣泛用于分析鍛造、擠壓、拉拔、開坯、鐓鍛和許多其他金屬成形過程,提供極有價值的工藝分析數(shù)據(jù),如:材料流動、模具填充、鍛造負(fù)荷、模具應(yīng)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(tǒng),支持UNIX/LINUX系統(tǒng)。
2、DEFORM-3D
在同一集成環(huán)境內(nèi)綜合建模、成形、熱傳導(dǎo)和成形設(shè)備特性等,主要用于分析各種復(fù)雜金屬成形過程中三維材料流動情況,適用于熱、冷、溫成形,提供極有價值的工藝分析數(shù)據(jù),如:材料流動、模具填充、鍛造負(fù)荷、模具應(yīng)力和缺陷產(chǎn)生發(fā)展情況等,DEFORM-3D功能與2D類似,但它處理的對象為復(fù)雜的三維零件、模具等。支持PC平臺的Windows XP/Vista系列操作系統(tǒng),支持UNIX/LINUX系統(tǒng)。
3、DEFORM-F2
集成前處理、求解器和后處理于一體的獨(dú)立分析系統(tǒng),具有向?qū)降牟僮鹘缑妫沟糜脩艨梢苑奖愕亟⒛P筒⑼瓿煞治鲞^程。主要用于典型的平面應(yīng)變和軸對稱等二維材料流動的冷、溫、熱成形以及傳熱過程分析。相對于DEFORM-2D,DEFORM-F2更容易使用,用戶能夠很輕松完成前處理設(shè)置。但是軟件功能上有一些限制,比如:支持材料本構(gòu)類型相對于DEFORM-2D較少,不支持用戶子程序,不能設(shè)置復(fù)雜的邊界條件,不能配置ADD-ON的模塊,只能手動設(shè)置多步成形等等。在PC平臺的Windows XP/Vista系列操作系統(tǒng)下使用。
4、DEFORM-F3
與DEFORM-F2類似,DEFORM-F3為3D的簡化版本。相對于DEFORM-3D,DEFORM-F3更容易使用,主要用于分析各種復(fù)雜金屬成形過程中三維材料流動情況,對于典型成形過程,具有向?qū)Щ牟僮鹘缑妫脩裟軌蚝茌p松完成前處理設(shè)置。但是軟件功能上有一些限制,比如:支持材料本構(gòu)類型相對于DEFORM-3D較少,不支持用戶自定義子程序,不能設(shè)置復(fù)雜的邊界條件,不能配置ADD-ON的模塊,只能手動設(shè)置多步成形等等。在PC平臺的Windows XP/Vista系列操作系統(tǒng)下使用。
5、DEFORM-HT2/HT3 (熱處理)
可以獨(dú)立運(yùn)行也可以附加在DEFORM-2D和DEFORM-3D之上。DEFORM-HT能分析熱處理過程,包括:硬度、晶相組織分布、扭曲、殘余應(yīng)力、含碳量等。 能夠模擬復(fù)雜的材料流動特性,自動進(jìn)行網(wǎng)格重劃和插值處理,除變形過程模擬外,還能夠考慮材料相變、含碳量、體積變化和相變引起的潛熱,計算出相變過程各相的體積分?jǐn)?shù)、轉(zhuǎn)化率、相變應(yīng)力、熱處理變形和硬度等一系列相變引發(fā)的參數(shù)變量。能夠計算金屬成形過程發(fā)生的再結(jié)晶過程及晶粒長大過程。
6、DEFORM-RR(環(huán)件軋制)
該模塊為專門進(jìn)行環(huán)件軋制過程模擬的模塊,可以獨(dú)立運(yùn)行。采用向?qū)降牟僮鹘缑?,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(dǎo)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(shù)優(yōu)化)
該模塊為專門進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計多參數(shù)優(yōu)化的模塊,基于2D/3D運(yùn)行??蛇M(jìn)行鍛造、切削、熱處理等工藝的成形參數(shù)及毛坯尺寸、模具尺寸、預(yù)成形件尺寸的自動優(yōu)化,提供理想的工藝設(shè)計方案。
8、其它主要ADD-ON模塊
Microstructure (2D or 3D):微觀組織分析專用模塊,附加在2D或3D上使用。
Ring Rolling (3D):環(huán)軋專用模塊,附加在3D上使用。
Machining (2D or 3D):機(jī)加工專用模塊,附加在2D或3D上使用。
Cogging (3D) :自由鍛專用模塊,附加在3D上使用。
Shaping Rolling (3D):型軋專用模塊,附加在3D上使用。
Inverse Property Extraction(HTC):傳熱系數(shù)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。
客戶價值
· 完善的IGES、STL、IDEAS、PATRAN、NASTRAN等CAD和CAE接口,方便用戶導(dǎo)入模型。
· 提供多達(dá)250種材料數(shù)據(jù)的材料庫,幾乎包含了所有常用材料的彈性變形數(shù)據(jù)、塑性變形數(shù)據(jù)、熱能數(shù)據(jù)、熱交換數(shù)據(jù)、晶體長大數(shù)據(jù)、材料硬化數(shù)據(jù)和破壞數(shù)據(jù),方便用戶計算過程中使用。
· 系統(tǒng)中集成了在任何必要時能夠自行觸發(fā)自動網(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(qū)域,可以劃分較細(xì)密的網(wǎng)格,從而降低題目的規(guī)模,并顯著提高計算效率。
· 提供三種迭代計算方法:Newton-Raphson、Direct和Explicit,用戶可根據(jù)不同工況、不同材料性能選擇不同計算方法。
· 多種控制選項(xiàng)和用戶子程序使得用戶在定義和分析問題時有很大的靈活性。
· 并行求解顯著提高求解速度。
· 獲得金屬成形過程中的速度場、應(yīng)力應(yīng)變、溫度場、流線等結(jié)果,以分析型材成形中充填不滿、折疊、開裂等缺陷。
· 設(shè)計工具和產(chǎn)品工藝流程,減少昂貴的現(xiàn)場試驗(yàn)成本。
· 提高工模具設(shè)計效率,降低生產(chǎn)和材料成本。
· 為用戶優(yōu)化模具結(jié)構(gòu)及工藝參數(shù)。
· 縮短新產(chǎn)品的研發(fā)周期。
· 典型應(yīng)用
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· 螺栓多工步成形過程模擬
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· 曲軸鍛造過程模擬和萬向節(jié)鍛造過程模擬
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· 自由鍛過程分析和開坯過程模擬
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· 型材軋制成形模擬和環(huán)件軋制過程模擬
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· 無縫鋼管穿刺成形
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· 型材擠壓過程分析和絲材拉拔過程分析
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· 成形過程中V型裂紋分析和成形過程折疊形成分析
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· 模具應(yīng)力分析和模具磨損分析
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· 粉末冶金燒結(jié)過程和粉末冶金壓實(shí)成形過程
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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、淬火溫度場分布、滲碳過程模擬
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· 應(yīng)力松弛分析和熱處理工藝優(yōu)化
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· 電感應(yīng)加熱過程模擬
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· 機(jī)加工過程切屑模擬、機(jī)加工過程中刀具磨損分析、機(jī)加工過程中刀具溫度分析
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· 工藝參數(shù)自動優(yōu)化