deform-3d在挤压中的应用1

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1、Deform-3D在挤压中的应用挤压就是对放在容器（挤压简）内的金属锭坯从一端施加外力，强迫其从特定的模孔中流出，获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法。挤压过程分为开始（填充）挤压阶段、基本（平流）挤压阶段和终了（紊流）挤压三个阶段。在填充挤压阶段：金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓变形。随着挤压杆的向前移动，挤压力呈直线上升。随着填充过程中锭坯直径增大，在锭坯的表面层出现了阻碍其自由增大的周向附加拉应力。随着填充过程进行，锭坯长度缩短，直径增大，中间部分首先与挤压筒壁接触，由于摩擦作用，从而在表面层出现了阻碍金属向前后两个

2、空间流动的纵向附加拉应力。在基本挤压阶段：金属不发生横向流动。挤压力随挤压杆向前移动几乎呈直线下降。在终了挤压阶段：金属的横向流动剧烈增加，并产生环流，挤压力增加，产生挤压缩尾。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进行描述，从而导致生产过程中对产品质量控制的难度增火。采用DEFORM软件对大变形生产工序进行模拟分析和控制，能存效地对挤压生产进行指导。这里主要介绍DEFORM塑性成形模拟的基本过程和方法。关键字：DEFORM挤压塑性成形DEFORM软件模拟塑性成形的基本流程：（1）儿何模型的建立。DEFORM-3D不具有三

3、维造型功能，所以物理模型要在其他三维软件中建立。例如用CAD，Pro/e，UG等三维造型软件造型，然后，通过另存为STL格式，实现模型与数值模拟软件间的数据转换。(2)网格的划分与重划分。划分网格是将问题的几何模型转化成离散化的有限元网格。分网时要根据问题本身的特点选择适当的单元类型。根据问题的几何和受力状态的特点，尽可能的选用比较简单的的单元类型。网格划分的方法有映射法或称为结构化的方法和自由的或非结构化的方法两种，根据不同问题类型应选用合适的方法划分网格。网格划分太大则模拟精度降低；网格划分太小模拟准确性上升，但是模拟时间增加，效率

4、降低。所以选择一个合适的网格划分方式和网格划分大小至关重要。用刚(黏)塑性存限元法计算材料成型过程时，随着变形程度的增加和动态边界条件的变化，初始化分好的规则有限元网格，会发生部分畸变现象，网格出现不同程度的扭曲，从而影响有限71^的计算精度，严重时会使迭代过程不收敛，这时就需要进行网格的重新划分，保证仿真过程中材料经大景流动后仍然可以继续，获得的结果仍然具有足够的精度。Deform在网格畸变到一定程度后会自动进行网格熏划分，生成搞质量的网格。(3)材料模型的建立及其他参数设置功能强的分析软件提供的材料模型种类较多，用户可以根据问题的主

5、要特点，精度要求即可得到的材料参数选择合适的模型，并输入相关参数。越是复杂的模型，其计算精度越高；但计算量也会提高，同时所需输入的材料参数也越多。一般而言，材料的物理性能和弹性性能参数，如密度、热容、弹性模量、泊松比等，对于材料成分和组织结构小的变化不太敏感，精度要求不是特别高时，可参照类似材料的参数给定。但是材料的塑性性能是结构敏感的，与材料的成分、组织结构、热处理状态，以及加工历史等都要有密切联系，需要通过实验测定。(2)选择求解算法对于准静态的成形过程，应尽可能的选用静力算法求解，以避免采用动力算法是认为应引入的惯性效应，同时静力

6、算法求得的应力场也为更为准确，有利于回弹预测的准确性。对于高速成形过程，应采用动力算法求解。在体积成形模拟中，若主要关心成形过程中工件的变形情况，应采用刚塑性存限元法，以减少计算量；若还要考虑工件卸载后的残余应力分布，则应采用弹塑性有限元法。(3)定义工具和边界条件定义边界条件。成形模拟中的位移边界条件主要是对称性条件，利用对称性可以大大减小所需的计算徽。在液压成形中要定义液压力作用的工件表面和液压力随时间的变化关系。热分析中的边界条件包括：环境温度、表面换热系数等定义工具。在成形模拟中直接给定工件所受外力的情况是很少见的。工件所受的外

7、力主要是通过工件与模具的接触施加的。建立几何模型时定义Y工具的几何形状，划分网格时建立丫工具表面的有限元模型(4)求解。求解阶段一般不需用户干预。计算过程的有关文字信息可以从输出窗U观察，可以通过图形显示随时检查计算所得的中间结果。如果出现异常情况或者用户想要改变计算方案，随时可以中止计算进程。塑性成形中，尤丼是体积成形中，网格可能发生严重的畸变，在这种情况下为保证计算的正常进行，应先进行网格的重划分，然后再继续计算。(2)模拟后处理。后处理通常是通过读入分析结果数据文件激活的。分析软件的后处理模块能提供工件变形形状、模型表面或任意剖面

8、上的应力一应变分布云图等。使用户能方便地理解模拟结果，预测成形质景和成形缺陷。在模拟过程中经过提交数据，可以获得最终的锻件形状及其充型情况，在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CA