deform-3d实验

学生学号

实验课成绩

武汉理工大学

学 生 实 验 报 告 书

实验课程名称 材料成型数值模拟 开 课 学 院 材料学院 指导老师姓名 朱春东、钱东升 学 生 姓 名 学生专业班级 成型0901

2011— 2012学年 第 二 学期

实验课程名称 材料成型数值模拟

实验项目名称 实 验 者 同 组 者 DEFORM-3D闭式锻造模拟分析 专业班级 成型0901 实验成绩 组 别 实验日期 第一部分：实验预习报告（包括实验目的、意义，实验基本原理与方法，主要仪器设备及耗材，实验方案与技术路线等） 一、 实验目的 1） 了解认识DEFORM软件的窗口界面。 2） 了解DEFORM界面中功能键的作用。 3） 掌握利用DEFORM有限元建模的基本步骤。 4） 利用DEFOR模拟闭式锻造成型过程（包括Pre、Simulator、Post Processer）。 二、 实验原理 DEFORM是一个模块化、集成化的有限元模拟系统，它包括前处理器、后处理器、有限元模拟器和用户处理器4个功能模块。DEFORM有一个较完整的CAE集成环境，使用户能有效地进行前、后置处理。DEFORM可用于分析各种塑性体积成形过程中的金属流动以及应变、应力、温度等物理场的分布，提供材料流动、模具充填、成形载荷、模具应力、纤维流向、缺陷形成、韧性破裂和金属微结构等信息，并提供模具仿真及其他相关的工艺分析数据。DEFORM的重要功能包括以下两大方面：（1）成形分析；（2）热处理。此外DEFORM还用来分析变形、传热、热处理、相变和扩散之间复杂的相互作用，各种现象之间相互耦合，包括由于塑性变形引起的升温、加热软化、相变控制温度、相变内能、相变塑性、相变应变、应力对相变的影响，以及含碳量对各种材料属性产生的影响等。DEFORM-3D由前处理器、模拟处理器、后处理器三大模块组成。DEFORM-3D不具备实体造型能力，但它提供一些通用的CAD数据接口，如IGES和STL接口。

三 、实验任务 模拟条件： 毛坯尺寸：Φ100mm×155.45mm 凹模尺寸：见下图，不考虑拔模角 上模尺寸：自行设计 上模压下速度：10mm/s 毛坯材料：AISI-1025[1800-2200F(1000-1200℃) 毛坯温度：1200℃ 单元数：20000 注:未注圆角均为 未注拔模角均为2° 完成如下操作 (1) 在DEFORM-3D/Preprocessor中建立闭式锻造模拟分析模型， (2) 对成形结果进行模拟，完成以下操作： 提取模型模拟所得结果：最大和最小应变、成形工件尺寸、载荷-行程曲线 (3) 在模型基础上，分别改变上模压下速度（5、10、15）进行模拟，完成以下操作： 1）测量3种速度下，最终成形工件尺寸。 2）测量3种速度下，最大成形载荷值。 3）测量3种速度下，成形工件最大和最小等效应变值。

第二部分：实验过程记录（可加页）（包括实验原始数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等） 一、前处理 1. 进入DEFORM前处理窗口 选择File →New Problem，增加一个新问题，出现问题设置窗口。前几步保持系统设置不变，将问题命名为 。单击Next按钮，打开deform-3D前处理器，进入前处理环境,如图1.1所示。 图1.1 2. 设置模拟控 单击图标，打开“Simulation control”窗口。在该窗口中选择系统单位为“SI”，其他默认为系统设置，单击OK按钮退出窗口,如图2.1所示。 图2.1 3. 增加新对象

单击，插入Top die、Bottom die。选中“Workpiece”，选择 选择 单击输入半径50，高155.45如图3.1。依次选中“Top Die”、，将事先建好的模型导入DEFORM-3D中，最终效果如“Bottom Die”点击 图3.2所示。 图3.1 图3.2 4. 网格生成 单击Mesh按钮，在Tool标签下将网格数量设置为20000，在Detailed settings中将Size Ratio设

置为1，单击Generate Mesh按钮，生成网格如图4.1所示。 图4.1 5. 单击“Workpiece”选择General按钮，再点击材料选择窗口 ，选择Steel，选择材料AISI-1025[1800-2200F(1000-1200C)]，单击Load按钮，将所选材料导入到Workpiece中，如图5所示。 图5 6．模拟控制设定 单击 图标，打开模拟控制窗口，再单击Step按钮进入步控制，依次对各项进行设置，单击ok退出，如图6所示。 图6 7.凸模运动参数的设置 单击“Top die”，待其高亮显示后单击Movement图标，设定凸模的运动参数，在Constant value

中输入10，如图7所示。 图7 8.温度设定 依次单击“Workpiece”、“Top Die”、“Bottom Die”中的general图标，在“Temperature”中单击Assign temperature按钮如图8所示。 ，输入温度值1200，单击OK，使温度确定下来， 图8 9．设置对象间的位置关系 单击按钮，选择“Offset”，设置如图9.1所示，单击“interference”按钮，设置如图9.2所示的窗口。单击“Apply”按钮，毛坯与凹模的位置关系就确定了。 图9.1

图9.2 10.对象间关系“Inter-Object”设定 单击 按钮，再单击Yes按钮，进入过盈对象关系设定窗口，如图10.1所示。单击Edit，将constant选项设置为0.3，其他为系统默认设置即可，如图10.2所示，单击Close。单击“Apply to other relations”,为第二个关系设置相同的摩擦系数。接着单击图标，系统会为毛坯与凸模、凹模的接触确定一个合理的公差。然后单击“Generate All”按钮，毛坯与凸凹模的接触即生成，接触处出现亮线条，如图10.3所示，单击Ok退出。 图10.1 图10.2

图10.3

11．生成数据库 单击按钮，，单击Check按钮，开始对各项数据进行检查。如图11所示。检查无误后，单击Generate按钮生成数据库。单击Close按钮，退出该窗口。 图11 12.退出前处理窗口 单击保存按钮，关闭前处理窗口。 二．Deform求解 1.打开一个预保存的问题 2.求解，单击Run，开始模拟，如图2.1所示： 图2.1

三． Deform后处理 当模拟完成后，单击“post processor”中的“Deform-3D Post”，弹出后处理窗口。完成以下操作：提取模型模拟所得结果：最大和最小应变、成形工件尺寸、载荷-行程曲线 1.选择输出真实应变云图，可得最大最小应变，如图3.1所示： 图3.1 2.单击按钮，选择X正方向视图，测量工件尺寸，如图3.2所示： 图3.2 3.输出载荷行程曲线，求出最大载荷值。 单击图标，按图3.3（a）所示进行设置，单击Ok得到载荷行程曲线，如图3.3（b）所示：

图3.23（a） 图3.3(b) 4. 在模型基础上，分别改变上模压下速度（5、10、15）进行模拟，测量四种温度和速度下，最终成形工件尺寸、最大成形载荷值、成形工件最大和最小等效应变值。 a.压下速度为5mm/s时，得到的结果如下图所示:

b.压下速度为15mm/s时，得到的结果如下图所示:

第三部分 结果与讨论（可加页） 一、实验结果分析（包括数据处理、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论等） 保持毛坯初始温度为1200℃，改变压下速度: 压下速度 （mm/s） 5 10 15 最大载荷（KN） 8160 7030 9000 最大等效应变 (mm) 9.47 6.73 8.48 最小等效应变 (mm) 0.663 0.676 0.664 经模拟分析，压下速度为5 mm/s时，最终压下量为151mm，压下速度为10mm/s时，最终压下量为150mm，压下速度为15 mm/s时，最终压下量为152mm，随着压下量的增大，最大成形载荷值增大，最大等效应变先增大后减小，最小等效应变基本不变。 二、 小结、建议及体会 通过这次实验，我认识了DEFORM-3D软件的窗口界面，了解了DEFORM-3D界面中各种功能键的作用。通过完成老师布置的作业，我熟练掌握了利用DEFORM-3D软件建模的基本步骤，以及利用DEFORM-3D模拟闭式锻造成型过程（包括Pre、Simulator、Post Processer）。通过模拟分析，我掌握了一些闭式锻造基本规律，以及工艺参数如压下速度的作用规律。总的来说，这次实验，我圆满完成了老师布置的任务，有了一些收获。