DEFORM 金属塑形成形工艺仿真

概述

DEFORM是一套基于有限元分析方法的专业工艺仿真系统，用于分析金属成形及其相关的各种成形工艺和热处理工艺。二十多年来的工业实践证明了基于有限元法的DEFORM有着的准确性和稳定性，模拟引擎在大流动、行程载荷和产品缺陷预测等方面同实际生产相符，被国际成形模拟领域为处于同类型模拟软件的地位。

DEFORM-3D是在一个集成环境内综合建模、成形、热传导和成形设备特性进行模拟仿真分析。适用于热、冷、温成形，提供极有价值的工艺分析数据。如：材料流动、模具填充、锻造负荷、模具应力、晶粒流动、金属微结构和缺陷产生发展情况等。

模锻成形与淬火热处理

DEFORM 不同于一般的有限元程序，是专为金属成形而设计、为工艺设计师量身定做的软件。DEFORM可以用于模拟零件制造的全过程，从成形、热处理到机加工。DEFORM主旨在于帮助设计人员在制造周期的早期能够检查、了解和修正潜在的问题或缺陷。DEFORM具有非常友好的图形用户界面，可帮助用户方便地进行数据准备和成形分析。这样，工程师们便可把精力主要集中在工艺分析上，而不是去学习烦琐的计算机软件系统。

DEFORM通过在计算机上模拟整个加工过程，帮助工程师和设计人员：

① 设计工具和产品工艺流程，减少昂贵的现场试验成本。

② 提高模具设计效率，降低生产和材料成本。

③ 缩短新产品的研究开发周期。

④ 分析现有工艺方法存在的问题，辅助找出原因和解决方法。

特色功能

1、友好的图形界面

DEFORM专为金属成形而设计，具有windows风格的中英文图形界面, 可方便快捷地按顺序进行前处理及其多步成形分析操作设置，分析过程流程化，简单易学。另外，DEFORM针对典型的成形工艺提供了模型建立模板，采用向导式操作步骤，引导技术人员完成工艺过程分析。

图形界面

2、高度模块化、集成化的有限元模拟系统

DEFORM是一个高度模块化、集成化的有限元模拟系统，它主要包括前处理器、求解器、后处理器三大模块。前处理器完成模具和坯料的几何信息、材料信息、成形条件的输入，并建立边界条件。求解器是一个集弹性、弹塑性、刚(粘)塑性、热传导于一体的有限元求解器。后处理器是将模拟结果可视化，支持OpenGL 图形模式，并输出用户所需的结果数据。DEFORM允许用户对其数据库进行操作，对系统设置进行修改，并且支持自定义材料模型等。除此之外，DEFORM能够将2D/3D系统整合于同一界面，可实现2D/3D模型的网格及参数数据转换，完成二维到三维的多工序联合分析计算。

MO多工序分析系统

多工序操作集成系统能够将锻造、热分析、热处理、切削、自由锻、轧制工艺的分析集成在统一操作界面下，实现多工序任意工艺内容的添加计算，并能够实现各工序参数的卡片式管理，达到成形及热处理的全工艺连续分析。

3、有限元网格自动生成器以及网格重划分自动触发系统

DEFORM强大的求解器支持有限元网格重划分，能够分析金属成形过程中多个材料特性不同的关联对象在耦合作用下的大变形和热特性，由此能够保证金属成形过程中的模拟精度，使得分析模型、模拟环境与实际生产环境高度一致。DEFORM采用的密度控制网格划分方法，方便地得到合理的网格分布。计算过程中，在任何有必要的时候能够自行触发高级自动网格重划生成器，生成细化、优化的网格模型。

集成化有限元系统

4、集成金属合金材料库

DEFORM自带材料模型包含有弹性、弹塑性、刚塑性、热弹塑性、热刚粘塑性、粉末材料、刚性材料及自定义材料等类型，并提供了丰富的开方式材料数据库，包括美国、日本、德国的各种钢、铝合金、钛合金、高温合金等300种材料的相关数据。用户也可根据自己的需要定制材料库。

材料数据库

5、集成多种成形设备模型

DEFORM集成多种实际生产中常用的设备模型，包括液压机、锻锤、机械压力机、螺旋压力机等。设备型号数据库还包括多种型号锻锤、机械压力机、螺旋压力机数据，可根据实际压机型号直接选用。成形设备数据库可以分析采用不同设备的成形工艺，满足用户各种成形条件下模拟的需要。

针对新材料的热处理转变曲线，提供了根据合金配比及晶粒尺寸计算TTT淬火曲线的功能。

成形设备型号数据库

6、的DOE工艺参数优化环境

DEFORM DOE设计优化系统能够进行成形工艺参数及模具结构设计参数的多参数自动优化，在设定多个变量及目标函数的条件下实现工艺参数及结构设计参数的优化，自动提供的工艺设计方案。可优化毛坯尺寸、模具结构、应力应变、材料破坏、材料重量、成形缺陷、成形边界条件等方面，提供优化及成功的工艺方案参数。DOE模块在业内实现成形工艺智能优化的模块，在该领域的应用已取得地位。

DOE优化工具

7、用户自定义子程序

DEFORM HT提供了求解器和后处理程序的用户子程序开发。用户自定义子函数允许用户定义自己的材料模型、动力学转变模型、破裂准则和其他函数，支持高级算法的开发，极大扩展了软件的可用性。后处理程序的用户子程序开发允许用户定制所关心的计算结果信息，丰富了后处理显示功能。

8、辅助成形工具

DEFORM针对复杂零件锻造过程，提供了预成形设计模块Preform，该模块可根据最终锻件的形状反算锻件的预成形形状，为复杂锻件的模具设计提供了指导。

针对热处理工艺界面热传导参数的确定，提供了反向热处理分析模块（Inverse Heat），帮助用户根据试验结果确定界面热传导参数。

相关模块

1、DEFORM-2D

在同一集成环境内综合建模、成形、热传导和成形设备特性等，主要用来分析成形过程中平面应变和轴对称等二维材料流动，适用于热、冷、温成形，广泛用于分析锻造、挤压、拉拔、开坯、镦锻和许多其他金属成形过程，提供极有价值的工艺分析数据，如：材料流动、模具填充、锻造负荷、模具应力和缺陷产生发展情况等。包含了DEFORM的核心功能。支持PC平台的Windows XP/Vista系列操作系统，支持UNIX/LINUX系统。

2、DEFORM-3D

在同一集成环境内综合建模、成形、热传导和成形设备特性等，主要用于分析各种复杂金属成形过程中三维材料流动情况，适用于热、冷、温成形，提供极有价值的工艺分析数据，如：材料流动、模具填充、锻造负荷、模具应力和缺陷产生发展情况等，DEFORM-3D功能与2D类似，但它处理的对象为复杂的三维零件、模具等。支持PC平台的Windows XP/Vista系列操作系统，支持UNIX/LINUX系统。

3、DEFORM-F2

集成前处理、求解器和后处理于一体的独立分析系统，具有向导式的操作界面，使得用户可以方便地建立模型并完成分析过程。主要用于典型的平面应变和轴对称等二维材料流动的冷、温、热成形以及传热过程分析。相对于DEFORM-2D，DEFORM-F2更容易使用，用户能够很轻松完成前处理设置。但是软件功能上有一些限制，比如：支持材料本构类型相对于DEFORM-2D较少，不支持用户子程序，不能设置复杂的边界条件，不能配置ADD-ON的模块，只能手动设置多步成形等等。在PC平台的Windows XP/Vista系列操作系统下使用。

4、DEFORM-F3

与DEFORM-F2类似，DEFORM-F3为3D的简化版本。相对于DEFORM-3D，DEFORM-F3更容易使用，主要用于分析各种复杂金属成形过程中三维材料流动情况，对于典型成形过程，具有向导化的操作界面，用户能够很轻松完成前处理设置。但是软件功能上有一些限制，比如：支持材料本构类型相对于DEFORM-3D较少，不支持用户自定义子程序，不能设置复杂的边界条件，不能配置ADD-ON的模块，只能手动设置多步成形等等。在PC平台的Windows XP/Vista系列操作系统下使用。

5、DEFORM-HT2/HT3 (热处理)

可以独立运行也可以附加在DEFORM-2D和DEFORM-3D之上。DEFORM-HT能分析热处理过程，包括：硬度、晶相组织分布、扭曲、残余应力、含碳量等。 能够模拟复杂的材料流动特性，自动进行网格重划和插值处理，除变形过程模拟外，还能够考虑材料相变、含碳量、体积变化和相变引起的潜热，计算出相变过程各相的体积分数、转化率、相变应力、热处理变形和硬度等一系列相变引发的参数变量。能够计算金属成形过程发生的再结晶过程及晶粒长大过程。

6、DEFORM-RR（环件轧制）

该模块为专门进行环件轧制过程模拟的模块，可以独立运行。采用向导式的操作界面，集成前处理、求解器和后处理于同一界面。采用二维截面形状建立模型，避免了三维CAD软件建模导入，提高了建模效率。与DEFORM-3D相比，灵活性受到限制。

7、DEFORM-DOE（工艺参数优化）

该模块为专门进行工艺及结构设计多参数优化的模块，基于2D/3D运行。可进行锻造、切削、热处理等工艺的成形参数及毛坯尺寸、模具尺寸、预成形件尺寸的自动优化，提供理想的工艺设计方案。

8、其它主要ADD-ON模块

Microstructure (2D or 3D)：微观组织分析专用模块，附加在2D或3D上使用。

Ring Rolling (3D)：环轧专用模块，附加在3D上使用。

Machining (2D or 3D)：机加工专用模块，附加在2D或3D上使用。

Cogging (3D) ：自由锻专用模块，附加在3D上使用。

Shaping Rolling (3D)：型轧专用模块，附加在3D上使用。

Inverse Property Extraction(HTC)：传热系数计算工具，附加在2D或3D上使用。

Geometry Tool：几何工具。

Simulation Queue：批处理求解工具。

客户价值

· 完善的IGES、STL、IDEAS、PATRAN、NASTRAN等CAD和CAE接口，方便用户导入模型。

· 提供多达250种材料数据的材料库，几乎包含了所有常用材料的弹性变形数据、塑性变形数据、热能数据、热交换数据、晶体长大数据、材料硬化数据和破坏数据，方便用户计算过程中使用。

· 系统中集成了在任何必要时能够自行触发自动网格重划生成器，生成优化的网格模型。在精度要求较高的区域，可以划分较细密的网格，从而降低题目的规模，并显著提高计算效率。

· 提供三种迭代计算方法：Newton-Raphson、Direct和Explicit，用户可根据不同工况、不同材料性能选择不同计算方法。

· 多种控制选项和用户子程序使得用户在定义和分析问题时有很大的灵活性。

· 并行求解显著提高求解速度。

· 获得金属成形过程中的速度场、应力应变、温度场、流线等结果，以分析型材成形中充填不满、折叠、开裂等缺陷。

· 设计工具和产品工艺流程，减少昂贵的现场试验成本。

· 提高工模具设计效率，降低生产和材料成本。

· 为用户优化模具结构及工艺参数。

· 缩短新产品的研发周期。

· 典型应用

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· 螺栓多工步成形过程模拟

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· 曲轴锻造过程模拟和万向节锻造过程模拟

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· 自由锻过程分析和开坯过程模拟

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· 型材轧制成形模拟和环件轧制过程模拟

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· 无缝钢管穿刺成形

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· 型材挤压过程分析和丝材拉拔过程分析

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· 成形过程中V型裂纹分析和成形过程折叠形成分析

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· 模具应力分析和模具磨损分析

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· 粉末冶金烧结过程和粉末冶金压实成形过程

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· 喷丸工艺模拟

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· 圆锥形体拉伸成形模拟、S轨成形回弹模拟、管材液压成形

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· 晶粒模拟、淬火温度场分布、渗碳过程模拟

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· 应力松弛分析和热处理工艺优化

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· 电感应加热过程模拟

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· 机加工过程切屑模拟、机加工过程中刀具磨损分析、机加工过程中刀具温度分析

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· 工艺参数自动优化