DEFORM ANSYS DesignerRF 金属体成形及热处理专业仿真软件 · 2015-10-20 · deform-3d...
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金属成形
包括锻造、挤压、拉拔、自由锻、旋揉成形、轧制、粉末成形、切削、烧结、冲压、旋压、焊接、
喷丸成形、电磁成形及冲裁等工艺以及 DOE 工艺参数优化设计。
热处理
包括正火、退火、淬火、回火、时效处理、渗碳、蠕变、高温处理、相变、金属再结晶、硬化、晶
粒生长和时效沉积、感应加热、电阻加热等。
机械加工
包括车削、铣削、钻孔、切削回弹变形等。
专用材料数据库
包括弹性、刚(粘)塑性、弹塑性、热刚(粘)塑性和粉末介质材料模型。
网格自动重分功能
计算中大变形部位网格全自动重新剖分,完全智能化,勿须人工干涉。
用户自定义子程序
用户自定义子函数允许用户定义自己的材料模型、模具运动、压力模型、断裂准则和其他函数。
产品关键词(Key Feature)
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 有着卓越
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,保持着令人叹为观止的精度,被
国际成形模拟领域公认为处于同类型模拟软件的领先地位。
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。
DEFORM 不同于一般的有限元程序,是专为金属成形而设计、为
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特色功能
图形界面
MO 多工序分析系统
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。
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。
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。
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:
● 设计工具和产品工艺流程,减少昂贵的现场试验成本。
● 提高模具设计效率,降低生产和材料成本。
● 缩短新产品的研究开发周期。
● 分析现有工艺方法存在的问题,辅助找出原因和解决方法。
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材料数据库 实用价值
● 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。
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。
按国家分:美国标准(AISI、SAE、ASTM),日本标
准(JIS),德国标准(DIN),国际标准(ISO),欧洲
标准(EN),俄罗斯标准(GOST),英国标准(BS),
韩国标准(KS)。
按用途分:铝合金(130 种),不锈钢(40 种),模
具用钢(17 种),工具钢(85 种),钢(200 种),
耐高温钢(60 种),超合金(17 种),钛合金(22 种),
刀具用钢(11 种),其他铜、金刚石等(27 种)。
按行业分:冷成形用材料,热处理用材料,热成形
用材料,机加工用材料,特殊行业材料。
集成化有限元系统
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采用独特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。
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。
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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。
成形设备型号数据库
DOE 优化工具
先进的 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,自动提供最佳的工艺设计
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 模块在业内是唯一实现成形工艺智能优化的模块,
在该领域的应用已取得领先地位。
● 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。
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。
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。
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功能描述
锻造分析
● 冷、温、热锻的成形和热 - 力耦合分析。
● 丰富的材料数据库,包括各种钢、铝合金、钛合金和高温合金。
● 用户自定义材料数据库允许用户自行输入材料数据库中没有的材料。
● 提供材料流动、模具充填、成形载荷、模具应力、纤维流向、缺陷形成和韧性破裂等信息。
● 刚性、弹性和热粘塑性材料模型,特别适用于大变形成形分析。
● 弹塑性材料模型适用于分析残余应力和回弹问题。
● 多孔材料模型适用于分析粉末材料压实、锻造及烧结分析。
● 完整的成形设备模型可以分析液压成形、锤上成形、螺旋压力成形和机械压力成形。
● 用户自定义子函数允许用户定义自己的材料模型、压力模型、破裂准则和其他函数。
● 可准确预测折叠、充型不足、裂纹、飞边等缺陷,材料变形流线与实际物理结果保持一致。
折叠 填充不足
金属流线变化
DEFORM 用来分析变形、传热、热处理、相变和扩散以及晶粒组织变化等。以上的各种现象
之间都是相互耦合的,拥有相应模块以后,这些耦合效应将包括:由于塑性功、界面摩擦功
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、
应变及温度对晶粒尺寸的影响以及碳含量对各种材料性能产生的影响等。
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● 流线和质点跟踪可以分析材料内部的流动信息及各种场量分布。
● 温度、应变、应力、损伤及其他场变量等值线的绘制使后处理信息更加丰富。
● 自动接触条件及完美的网格再划分使得在成形过程中即便形成了缺陷,模拟也可以进行到底。
● 多变形体模型允许分析一模多件或耦合分析模具应力。
● 磨损分析模型用于评估成形过程中模具磨损情况。
● 预成形设计模块为复杂锻件的多步模具设计提供指导。
模具应力计算
● 基于损伤因子的裂纹萌生及扩展模型可以分析剪切、冲裁和机加工过程。
● 模具应力分析功能用于分析组合模具及多衬套挤压模具在成形过程中的变形和损伤。
● 完善的热边界条件可以分析热成形中材料与环境间的热交换。
● 恒定热流及热源功能用来分析保温模具加热部件的分布位置和焊接的温度场。
● 提供依据模具运动时间、载荷力、成形温度、闭模间隙等精确成形行程控制准则。
● 可计算热锻过程中由于空气或润滑剂高温蒸发所造成的材料填充不满缺陷。
● 实现薄板、厚板的冲压工艺分析,根据厚度云图预测冲压失稳、起皱、减薄率等缺陷。
薄板冲压成形分析
● 优秀的单元重划及节点粘接接触能力可模拟焊合过程中焊接面的形成。
● ALE 稳态算法可在很少的时间步内收敛,快速获得流速、温度等场变量。
● 增量算法与稳态算法相结合可高效模拟从棒料挤压 - 分流 - 焊合 - 挤出稳定端面的整个过程。
● 分析挤压过程中再结晶现象及微观组织结构的变化。
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挤型工艺分析
稳态法管材挤压成形 成形过程微观组织计算
型材挤压分析
● 高级 ALE(Arbitrary Lagrangian Eulerian)及 S-S(Steady-state)稳态算法适合复杂非对称截面型材挤压成形过程。
● 具有向导式操作界面,自动产生型材或挤型模具,实现挤型设置过程的流程化管理,操作简便。
● 增量算法可模拟挤压过程材料分流及在焊合过程。
● 增量算法可实现型材挤压成形的裂纹、扭拧、波浪及弯曲等缺陷。
● 可将计算结果数据传递到 ansys 软件,包括残余应力、单元、成形形状、应变,进行成形 - 结构 - 疲劳的连续性分析。
deform 计算结果数据向 ansys 软件的传递
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CCT 曲线计算
热处理
● 模拟的热处理工艺类型:正火、退火、淬火、回火、时效处理、渗碳、蠕变、高温处理、相变、金属晶粒重构、硬化和时效沉积等。
● 精确预测硬度、金相组织体积比值(如马氏体、残余奥氏体含量百分比等)、热处理工艺引起的挠曲和扭转变形、残余应力、碳
势和含碳量等热处理工艺评价参数,得到热处理变形和碳含量分布。
● 专门的材料模型用于蠕变、相变、硬度和扩散。
● 可以输入淬火数据来预测最终产品的硬度分布。
● 可以分析各种材料金相,每种金相都有自己的弹性、塑性、热和硬度属性。
● 混合材料的特性取决于热处理模拟中每一步的各种金属相的百分比。
● 反向热处理辅助确定工件和热处理介质之间的界面换热系数。
● 具有 FEM 电感应加热及 BEM 电感应淬火等表面热处理分析功能,支持单频、双频感应电流。
● 可实现热处理工艺表制定、热处理介质设定、局部热处理等方式的设置。
● 通过 TTT 曲线计算钢的 CCT 曲线功能。
● 通过材料合金成分配比及晶粒尺寸计算钢的热处理参数,包括 TTT 转变曲线、组织相性能(奥氏体、马氏体、珠光体、贝氏体等)。
BEM 电感应热处理
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切削过程分析
● 模拟车、铣、刨及钻孔等机械加工过程。
● 模拟切削过程工件温度、变形及切屑产生。
● 预测切削刀具的受力、温度变化。
● 评估刀具的磨损情况。
● 模拟切削过程中工件发生的热处理相变。
● 可以分析各种材料金相,每种金相都有自己的弹性、塑性、热和硬度属性。
● 混合材料的特性取决于热处理模拟中每一步的各种金属相的百分比。
切削过程模拟
微观组织相图计算
微观组织分析
● 模拟微观组织在金属成形过程、热处理过程及加热、冷却过程中的演变。
● 模拟晶粒生长,分析整个过程的晶粒尺寸变化。
● 计算成形及热处理过程中的回复再结晶现象,包括动态再结晶、中间动态再结晶及静态再结晶。
● 模拟晶粒织构变化过程。
● 通过微观演变预测总体性能,避免缺陷。
● 具有多种组织计算模型,包含典型的 JAMK 方程。
● 用户可二次开发自己的晶粒演变模型用于微观组织计算。
● 具有元胞自动机法、蒙特卡洛法及相区法计算方法,可现实微观组织相图、晶粒尺寸、晶界及晶向,实现微观组织演变的可视
化观测。
● 可通过显式算法计算金属断裂过程的微观孔洞的形成及组织裂纹。
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环轧缺陷预测
自由锻及旋揉成形
自由锻 / 旋揉成形分析
● 具有流程式的操作模板,可操作性强;
● 具有自由锻工模具模型自定义方式,方便使用;
● 可进行旋揉(径向锻造)成形的工艺分析,具备专业的旋揉成形设置流程;
● 可任意进行咬合、加热、锻打工序的多工步设置;
● 可分析成形过程金属流动、缺陷产生、工件形状、晶粒细化及优化工艺设计;
● 优化锻打次数、锻造比、拔长效率、加热温度、平砧结构等参数;
● 预测自由锻形状尺寸、折叠、表面裂纹、扭曲等成形缺陷;
● 具有锻锤设备库及多工步自由锤锻设置方式;
环材轧制分析
● 具有专用环轧模板,操作方式流程化;
● 具有环件模型及模具模型自动产生方式;
● 复杂及多数量模具可实现准确自动定位;
● 可完全采用全六面体网格及重划分技术,保证模拟结果的高精度;
● 同时进行轧制及温度的耦合分析;
● 可任意设置模具旋转运动方式,实现多步轧制;
● 可进行环轧变形过程模拟、模具应力及磨损分析;
● 预测环轧过程中出现的折叠、凹坑、蝶形、壁厚不均、压扁、椭圆、锥度等成形缺陷;
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筒形件减薄旋压成形
楔横轧分析
Flowforming 旋压成形分析
● 具有专用筒形件、弹壳等深冲压、旋压模板,操作方式流程化,简单易学;
● 具有筒型坯模型及轧具模型自动产生方式;
● 复杂及多数量轧具可实现准确自动定位;
● 可完全采用全六面体网格及重划分技术,保证模拟结果的高精度;
● 优化工具旋转速度、进给深度、轧具尺寸等参数,预测成形形状、成形缺陷等。
板材轧制成形
型材轧制分析
● 具有专用轧钢模板,操作方式流程化,简单易学;
● 具有钢坯模型及轧具模型自动产生方式;
● 复杂及多数量轧具可实现准确自动定位;
● 可完全采用全六面体网格及重划分技术,保证模拟结果的高精度;
● 同时进行轧制及温度的耦合分析;
● 可任意设置轧具旋转运动方式,实现多道次轧制;
● 可进行轧钢变形过程模拟、模具应力及磨损分析;
● 可实现多种型材、厚薄板、管件等的轧制成形工艺模拟;
● 预测轧制过程中出现的折叠、塔型卷曲、壁厚不均、变形、流线紊乱等轧制缺陷;
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最优化毛坯尺寸数组
多参数目标优化
DOE 工艺参数优化分析
● 具备专业的 DOE 前后处理界面,可进行锻造、切削、热处理等工艺的多参数优化及结构尺寸设计优化;
● 可自动优化最佳毛坯尺寸、毛坯重量、模具结构、应力应变、残余应力、材料破坏、晶粒尺寸、飞边、无折叠、无充型不满等;
● 任意设定变量及数值范围,任意指定目标函数;
● 自动优化工艺参数及边界条件,包括成形速度、成形力、成形温度、加热温度、保温时间、冷却时间、切削屑形状等;
● 进行多工序预成形毛坯的尺寸自动优化;
综合模拟方案
● 针对金属成形行业提供全方位的综合模拟方案,从金属的开坯、轧制到成形、热处理、组装、机加工及微观组织计算,全面解
决行业关注问题。
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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。
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。
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。
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。
主要模块
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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。
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。
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,提供最佳的工艺设计方案。
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。
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型材轧制成形模拟 环件轧制过程模拟 无缝钢管穿刺成形
无缝钢管穿刺成形 型材挤压过程分析 丝材拉拔过程分析
典型应用
螺栓多工步成形过程模拟
万向节锻造过程模拟
曲轴锻造过程模拟
自由锻过程分析 开坯过程模拟
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模具应力分析 模具磨损分析
成形过程中 V 型裂纹分析
成形过程折叠形成分析
摆动碾压成形模拟 旋压成形模拟
粉末冶金烧结过程
粉末冶金压实成形过程喷丸工艺模拟
北京分公司
电话:010-52167777传真:010-52167799
上海分公司
电话:021-58403100传真:021-58403099
成都分公司
电话:028-86671505传真:028-86669252
西安分公司
电话:029-88348317传真:029-88348275
武汉分公司
电话:027-87115335传真:027-87115335
广州分公司
电话:020-38682890传真:020-38682891
沈阳分公司
电话:024-23181789传真:024-23181786
南京分公司
电话:025-84677666传真:025-84677573
重庆分公司
电话:023-63106775传真:023-63106773
香港分公司
电话:00852-31139711传真:00852-31139710
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