(EFORM-3D塑性成形CAE应用教程)第1章塑性成形CAE技术.ppt

【本章学习目标】 【本章教学要点】 导入案例 随着计算科学的快速发展和有限元技术应用的日益成熟，CAE技术模拟分析金属在塑性变形过程中的流动规律在现实生产中得到愈来愈广泛的应用。 塑性成形CAE技术 塑性成形CAE的特点是以工程和科学问题为背景，建立计算模型并进行计算机仿真分析。 国外现状 目前，一些发达国家在这方面已达到了较高的水平。 我国CAE技术现状 随着我国科学技术现代化水平的提高，计算机辅助工程技术也在我国蓬勃发展起来。 目前，一些大型通用有限元分析软件已经引进我国，在汽车、航空、机械、材料等许多行业得到了应用。 但是，这些研究和应用的领域以及分布的行业和地区还很有限，现在还主要局限于少数具有较强经济实力的大型企业、部分大学和研究机构。 金属塑性成形技术 金属塑性成形技术是现代制造业中金属加工的重要方法之一，它是金属坯料在模具的外力作用下发生塑性变形，并被加工成棒材、板材、管材以及各种机器零件、构建或日用器具等技术。 金属塑性成形加工的作用如下： (1）塑性成形可将金属坯料内的疏松和空洞性缺陷压实，提高其性能和质量。 与金属切削加工、铸造、焊接等加工方法相比，金属塑性成形具有以下特点： 1.3DEFORM-3D软件 DEFORM-3D是针对复杂金属成形过程的三维金属流动分析的功能强大的过程模拟分析软件。是一套基于工艺模拟系统的有限元系统，专门设计用于分析各种金属成形过程中的三维（3D）流动，提供极有价值的工艺分析数据及有关成形过程中的材料和温度流动，典型的DEFORM-3D应用包括锻造、摆碾、轧制、旋压、拉拔和其他成形加工手段。DEFORM-3D是模拟3D材料流动的理想工具。 它不仅鲁棒性好，而且易于使用。DEFORM-3D强大的模拟引擎能够分析金属成形过程中多个关联对象耦合作用的大变形和热特性。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，生成优化的网格系统。在要求精度较高的区域，可以划分细密的网格，从而降低题目的运算规模，并显著提高计算效率。 DEFORM-3D图形界面既强大又灵活，为用户准备输入数据和观察结果数据提供了有效工具，DEFORM-3D还提供了3D几何操纵修正工具，这对于3D过程模拟极为重要。 1.3.1DEFORM的发展 20世纪70年代后期，位于美国加州伯克利的加利福尼亚大学小林研究室在美国军方的支持下开发出有限元软件ALPID（Analysis of Large Plastic Incremental Deformation）。 DEFORM的理论基础是经过修订的拉格朗日定理，属于刚塑性有限元法。 1.3.2DEFORM 的特点 EFORM-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。 1.3.2DEFORM 的特点 DEFORM-3D模型来自CAD系统的面或实体造型（STL/SLA）格式。 1.3.2DEFORM 的特点 材料模型有弹性、刚塑性、热弹塑性、热刚粘塑性、粉末材料、刚性材料及自定义类型。 1.3.2DEFORM 的特点 后处理中的镜面反射功能，为用户提供了高效处理具有对称面或周期对称面的机会，并且可以在后处理中显示整个模型。 1.3.3DEFORM功能 （1)成形分析 冷、温、热锻的成形和热传导耦合分析。 1.3.3DEFORM功能 弹塑性材料模型适用于分析残余应力和回弹问题。 1.3.3DEFORM功能 温度、应变、应力、损伤及其他场变量等值线的绘制使后处理简单明了。 1.3.3DEFORM功能 （2)热处理 模拟正火、退火、淬火、回火、渗碳等工艺过程。 1.3.3DEFORM功能 混合材料的特性取决于热处理模拟中每步各种金属相的百分比。 【综合习题】 一、思考题 （1）列举常见塑性成型工艺成形原理及特点。 * 第1章塑性成形CAE技术 北大出版社配套电子课件 ★ 了解塑性成形CAE技术及国内外现状； ★ 了解塑性成形技术的特点； ★ 了解DEFORM-3D软件的发展、特点及功能。 了解有限元法及刚黏塑性有限元法 了解DEFORM-3D软件的发展、特点及功能 DEFORM-3D软件 各种类型的常见塑性成形技术原理及变形特点 了解塑性成形技术的特点 塑性成形技术的特点 CAE技术及塑性成形CAE的定义、优点及常见技术 了解塑性成形CAE技术及国内外现状 塑性成形CAE技术现状 相关知识 能力要求 知识要点 CAE技术的成功运用，缩短了模具和新产品的开发周期，降低了生产成本，提高企业的市场竞争能力。 锻件预成形后的坯料应力分布 一方面，CAE技术的应用，使许多过去受条件限制无法分析的复杂问题，通过计算机数值模拟得到满意的解答； 另一方面，计算