DEFORMTM 3D手册.pdf

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1、 1 第一章第一章 BLOCK 前处理前处理 本章纲要： 1. BLOCK 前处理 1.1. 创建新作业 1.2. 设定模拟控制参数 1.3. 输入对象数据 1.4. 视图操作 1.5. 选择点 1.6. 其他显示窗口图标钮 1.7. 保存作业 1.8. 退出 DEFORMTM3D 1. BLOCK 前处理前处理 1.1. 创建新问题创建新问题 对 Windows NT 系统从开始菜单选择 DEFORMTM3D，利用Create a New Directory 图标创建子目录 BLOCK，更改子目录到 BLOCK。DEFORMTM3D SYSTEM 窗口如图 1.1所示。 图图 1.1 - D

2、EFORMTM3D System 窗口窗口 在作业号 Problem ID文本框内，更改 Problem ID为 BLOCK。点击前处理 Pre-Processor钮进入前处理模块。前处理Pre-Processor界面由显示窗口，工具条窗口，控 制窗口和信息窗口组成 (图 1.2)。 2 图图 1.2 - DEFORMTM3D 前处理前处理Pre-Processor 1.2. 设定模拟控制参数设定模拟控制参数 点击 CONTROL 窗口中的 Simulation Controls 钮显示 Simulation Controls 窗口 (图 1.3)。Simulation Title文本框中键入

3、模拟作业名称 BLOCK，设定单位制 Units为 English 英制，选中 Deformation 为为 ON，其他选项为 OFF，完成后点击OK 钮。 图图 1.3 - Simulation Controls window 1.3. 输入对象数据输入对象数据 定义对象信息， 点击CONTROL 窗口内的 Objects 钮显示 OBJECTS 窗口 （图1.4） 。 OBJECT 窗口打开时会自动创建缺省名为 Object #1 的对象。更改对象 #1的对象名 Object Name为 BLOCK，然后点按 ENTER键。更改对象类型 Object Type为塑性 PLASTIC。定义对

4、象几何特征请点击 Geometry 图标，对象几何数据有多种格式可供 选择，如stereolithography (.STL) 曲面数据格式，DEFORM专用数据格式（AMGGEO）， IDEAS universal (.UNV) 或 PATRAN neutral(.PDA)的曲面定义格式， 其带3D网格剖分数 据格式等均可直接输入到DEFORM系统中。 点击Load IDEAS file 图标，选择 IDEAS 文件过滤器，选择子目录DEFORM3D/ LABS) 下的BLOCK.UNV文件名后，点击File Selection （图1.5）窗口中的 Ok 钮。 3 图图 1.4 - Obj

5、ects window 此时程序会显示 Conversion Factor窗口， 接受缺省值 1，点按Ok显示 SURFACE INFORMATION 窗口，说明有关的一些几何元素量，点击 OK 关闭信息窗口。点击 GEOMETRY 窗口内的 OK 钮，显示窗口将显示所建立的对象几何图（图 1.6）。 1.4. 视图操作视图操作 视图操作用来操作显示对象，能够对对象进行缩放，平移，旋转显示，下面介绍工 具条图标功能。 4 图图 1.5 - File selector 窗口窗口 图图 1.6 - Geometry of 对象对象 #1 动态缩放动态缩放Dynamic Zoom 钮 先选择Dyna

6、mic Zoom键，并移动鼠标至所选区城，单击并按住鼠标左键，上移将 放大，下移将缩小，直到满意时放开鼠标键。加速方式：可按住SHIFT 键后操作鼠标。 Zoom Window 窗口放大窗口放大 该键用来缩放对象某一指定区域。 单击Zoom Window 键， 将鼠标移至到所选区域， 移动鼠标至合适位置单击并按住鼠标左键，拖动鼠标创建一窗口(矩形区域)直至围住你 想缩放的区域，完成这一过程后松开鼠标。 Pan 左右上下平移对象左右上下平移对象 5 单击 Pan 键并移至当前位置，可全视上下左右各个方向，单击并按住鼠标左键，拖 动鼠标至一新位置，直至你想要的视区后释放鼠标。 加速方式：可按住SH

7、IFT 键后 操作鼠标。 Rotation x，y，z 轴轴 旋转可分为， 自由和固定 X， Y， Z 某一方向两种类型。 自由旋转为任意的三轴旋转， 而固定旋转为绕 X，Y 或 Z 轴旋转，固定轴旋转可用屏幕坐标系或对象坐标系。 按下鼠标左键，屏幕上会出现一红圈，它代表一中心位于物体旋转中心的球体，当 前的旋转模式左上角，移动鼠标并按住左键来旋转“零件“会出现一代表当前鼠标位置的 绿线(即球域上的一段弧)， 一旦到一满意位置即松开鼠标。 将鼠标移回原始位置(即开始 弧段)，对象也将复原。进行这一操作需要一些练习。当对象的单元数量很大时，旋转速 度变得很慢，为提高速度，用户请留意代表旋转过程中

8、对象的一立方块，一旦旋转完成， 立方块将变回原始对象。加速方式：可按住SHIFT 键后操作鼠标。 坐标系统选择坐标系统选择 旋转支持屏幕坐标系统旋转支持屏幕坐标系统和对象坐标系统和对象坐标系统 屏幕坐标系统屏幕坐标系统 X-向右，Y-向上，Z-向外. 对象坐标系统对象坐标系统，坐标架显示在数据显示框的右下角。 图图 1.11 Screen Coordinates 视图旋转和对象旋转视图旋转和对象旋转 视图旋转仅仅是改变观察对象的视角。如果要更改对象的物理位置必须使用 Inter-Object 菜单中的 Position Objects 特征功能。 常用坐标系视图常用坐标系视图 XY View，

9、ZX View，YZ View三个三个平面视图钮，一个Isometric View等轴视图钮 6 1.5. 选择点选择点 点选点选 Point Selection 点击窗口内的点即可。按钮在表面节点上单击，节点会以绿 色显示出并显示相应的坐标。 测量尺测量尺 Ruler 用于测定对象上任意两节点间的距离， 点击显示窗口内的 Refresh 钮 清除标尺线。首先单击鼠标左键并在开始点位置按下，移动鼠标至结束点(第二点)后松 开鼠标，则会出现标注三维距离的线段。 检验检验 用于检验对象表面节点号。 1.6. 其他显示窗口钮其他显示窗口钮 Refresh 全屏幕重绘，快捷方式全屏幕重绘，快捷方式CT

10、RL-R 。 Resize 充满显示对象窗口。 Print Page 打印页面 Capture 焦点屏幕窗口抓图，保存格式为PNG (Printable Network Graphics)文件。 显示网格图显示网格图 Mesh 显示带网格渲染图显示带网格渲染图 Shading with Mesh 显示不带网格渲染图显示不带网格渲染图 Shading without Mesh 1.7. 保存作业保存作业 一旦你输入物体数据完毕， 应把数据存入文件， 点击位于CONTROL 窗口Keyword 旁边的Save Keyword File 图标，或者打开Control 窗口内的File/ Save 菜

11、单完成作业数 据存储。 1.8. 退出退出DEFORMTM3D 如果想继续下面的作业，可以不退出DEFORMTM 3D，否则可按照下面过程退出。 7 8 点击CONTROL 窗口底部的Exit钮，点击 Yes 钮退出前处理，点击SYSTEM 窗口中的 Exit 钮退出DEFORMTM 3D。 第二章第二章 BLOCK 模具定位和前处理过程模具定位和前处理过程 9 本章纲要： 2.1 引言 2.2.打开一先前保存的问题 2.3.输入模具 2.4 设置模具运动 2.5 设置材料性能 2.6 设置模拟控制参数 2.7 对象间界面定位 2.7.1. 移动置位 2.7.2. 抵触定位 2.7.3. 转动

12、置位 2.7.4. 对象间关系 2.8 保存问题 2.9 退出DEFORMTM3D 系统 2. BLOCK模具定位和前处理过程模具定位和前处理过程 2.1 引言 2.1 引言 本章介绍建立模拟的基本操作，若完成 Lab1 后未退出该系统，请直接进入 2，3 部 分。 2.2 打开先前保存的问题2.2 打开先前保存的问题 转向BLOCK 目录，键入DEFORM3 并点按ENTER回车键，显示出DEFORMTM 3D System 窗口， 单击Pre-Processor按钮打开前处理窗口。 当回答是否加载文件BLOCK.KEY 时单击Yes 钮。 2.3 输入模具 2.3 输入模具 单击 Obje

13、ct 钮打开对象 Objects 窗口，单击 Objects 窗口内的 Add Objects 图标， 添加对象 #2，按下选取对象表 Object Table 中的对象 #2，注意选取的物体已被激活。 可进行有关修改，改名Object Name为TOP DIE，并按回车。确定模具的几何形状，单击 Geometry图标。在这儿我们选择STL格式的文件，因而单击Load STL file 图标，输入文 件TOP_DIE.STL，并单击窗口中的Ok按钮。程序会提示输入误差容限窗口，由于容限 1E-5 满足要求， 因而直接按OK键即可。 表面信息Surface Information 窗口会显示有关

14、物 体几何尺寸的一些信息，单击表面信息窗口中的OK按钮关闭对话框。在输入几何数据之 前应加以检查，尤其是对象的取向必须正确设定。方向以物体表面外法向为准，单击位 于显示Display窗口中左下角的Geometry utility 窗口内的Surface normal 钮来观察物体 的外法线。本例几何体法线正确，单击Geometry 窗口内的OK键。若不正确，可单击 Reverse Geometry 按钮进行修正。 重复上述对象 # 2生成步骤创建对象 #3。更改 Object Name为为BOTTOM DIE，点按 enter回车， 输入文件BOT_DIE.STL。 同样显示误差容限窗口， 单

15、击OK键， 单击Geometry 窗口中的OK 按钮并返回Objects窗口。单击Objects 窗口中的OK按钮返回前处理 Pre-Processor 窗口，三个对象会被显示在显示Display 窗口中，如(图 2.1)所示。 图图 2.1 Objects in the 显示显示 窗口窗口 2.4 设置模具的运动 2.4 设置模具的运动 10 本例中，上模TOP DIE 将向下移至工件BLOCK 上进行加工。单击Objects按钮，选 择对象Object表中的TOP DIE 并单击运动Movement按钮。该模将按一定速度移动，定义 速度为1 吋/秒（in/sec），方向为(0，0，-1)，

16、单击Movement Control窗口中的OK键，然 后单击Objects窗口中的OK键。 2.5设置材料性能设置材料性能 工件的材料类型定义成塑性，因而需输入流变应力数据。若材料类型为弹性，则包 括塑性)性能数据也都要输入。另外，若模拟环境为非等温情况(温度是变化的)，则还需 要材料热性能数据。模具则均设置为刚体，因而整个成形过程无变形情况发生。我们通 常主要对工件变形的模拟有兴趣，因而需要工件的塑性性能。单击Material Properties 按 钮，打开Material Properties 窗口，点击 Load Flow Stress Data 按钮，选取材料 AISI-1035

17、-COLD， 并单击材料数据库Material Database窗口中的OK键， 最后单击Material Properties 窗口中的OK按钮完成材料数据输入。 2.6设置模拟控制参数设置模拟控制参数 在Control窗口中，点击 Simulation Controls 钮，点击 Simulation Controls 窗口中的 Stopping Step 按钮，则显示相应Stopping 和 Step Controls 窗口(图 2.2)，其中包括模拟 步数或停止模拟等需设置的所有参数。 图图 2.2 - Stopping and Step Controls 窗口窗口 11 该置开始模拟

18、数 Starting Step Number (NSTART)为-1， 负号表示它是重新划分网格 的起始步，由前处理 Pre-Processor 读入。设置模拟步数 Number of Simulation Steps (NSTEP)为 20。 这意味着若模拟计算未被中止， 整个过程将分 20 步完成。 现在设定 Step Increment to Save (STPINC)为 2，这表示每模拟 2 步，会将中间阶段结果写入数据库。 设定 Primary Die (PDIE(1) 为 2，Primary Die 2 是运动主模具。 现在来确定每步加载步长，利用图像工具菜单条中的测量工具来测量单

19、元尺寸，单 击测量工具按钮，并单击两相邻节点(在显示 Display 窗口)，最短单元尺寸大约为 0.5“， 对于简单模拟而言， 我们可用该值的 1/3， 即设置 Solution Controls 为 Step by Stroke， 并设置 DSMAX 为 0.15 in/step。 另外，点击 Advanced Step Controls 按钮，设置 DTSUB = 1，这可防止任意两步之 间出现次步计算，同时也可加快模拟过程。完成后单击 OK 键。在 Stopping and Step Controls 窗口单击 OK 键最后回到 Simulation Controls 窗口。 如何确定

20、步长? 模拟步长控制决定模拟的最大步长，可由时间或模具行程来定义。对于通常的变形 问题，采用行程控制方式较好。对于几何形状简单，边角无流变或其它局部严重变形的 问题，步长可选模型中较小单元边长的 1/3 为参考标准，对于复杂几何形状诸如有飞边 或平面模外挤，步长则应选 1/10，步长太大可能会引起网格的迅速蜕变，而太小会引起 不必要的计算时间消耗，对出现诸如流变模式改变，某一步长单元网格剖分失败，几何 形状过分简单，或模拟过程太长情况时，可调整该参数后重新开始进行模拟。 2.7 对象间界面处理2.7 对象间界面处理 现在定义对象间的相互作用。在 Control 窗口中点击 Inter-Obje

21、ct 钮，打开 Inter-Object 窗口(图 2.3)， 现在单击 Interface Conditions 图标来定义 Master-Slave 关系 (即工件和模具)。 选择 Object 1 表中的 BLOCK 和 Object 2 表中的 TOP DIE，BLOCK 从属于 TOP DIE，因而单击 Slave-Master 接触关系，设定 Friction 值为 0.1，选择摩擦模式为剪切 摩擦 Shear。F Friction 为 0.1，点击 OK 返回 Inter Object 窗口。 现在选择 Object 2 表中的 BOTTOM DIE，点击 Slave-Maste

22、r 按钮，设定 Friction 值为 0.1，选择剪切摩擦模式 Shear。单击 OK 键返回 Inter-Object 窗口。 单击 Inter-Object 窗口中的 Position Object 图标，打开 Object Positioning 窗口， 有三种主要定位方法: Offset Positioning，Interference Positioning，和 Rotational Positioning。 2.7.1 偏移定位 Offset Positioning 适用于相对位置已知情况下的定位。先选择需要被定位的对象，对于本例，从 Position 表中选择上模(Object

23、 2)。而需要偏移该对象的位移量在 Distance 文本框中输入 X，Y，Z 坐标。把 X 方向位移设为 0，Y 方向为 1，Z 方向为 1。现在我们定了对象的位置， 单击 Object Positioning 窗口底部的 Position Objects 按钮。上模应上移至工件(图 2.5) 右边。将对象移回原位，可设置 X，Y，Z 为 0，-1，-1，再单击 Position Objects 按钮， 模具会回到原来位置。 12 图图 2.3 - Inter-Object 窗口窗口 13 图图 2.4 - Object Positioning 窗口窗口 图 2.5 - Top Die po

24、sitioned in the 显示 窗口 图 2.5 - Top Die positioned in the 显示 窗口 2.7.2 抵触定位 Interference Positioning 14 对于抵触定位而言，通过设定干涉框中的位移量，要定位的对象会被移到与参照物 搭接的区域。推荐选择工件做为参照物来定义模具。 选择定位方式为Interference，现在选择要移动的对象，选择Position表中的Object 2 即上模作为主动对象，接下来选择Reference表中的对象 1做为参照对象，图形窗口中， 主动对象为红色， 参照对象用绿色显示。 图图 2.6- Object Posit

25、ioning 窗口窗口 设定移动上模接触的干涉量为 0.001，因而设置 Interference 文本框的值 0.001，逼 近方向 Approach Direction 是指被定位对象的移动方向从原来位置指向最后定位位 置。这用一个向量表达。由于上模重直下移，Approach Direction X，Y，Z 分量值应 被设置为 (0，0，-1)。现在单击 Position Objects 按钮，上模会下移直至两者之间达到搭 接值 0.001。现在用同样的方式定义下模，定位结果如图 2.7 所示。 2.7.3 旋转定位 Rotational Positioning: 选择 Position

26、Method 中的旋转方式 Rotational 来定位对象 Object 1，首先需定义旋 转轴，这可以通过定义方向矢量和一个端点来实现。输入 Center 点坐标为 (4，0，0)， 绕 Z 轴正方向转动，因而方向轴矢量 Axis vector 为 (0，0，1)，输入旋转角 Angle = 45， 15 图图 2.7 - 显示显示 窗口窗口 点击 Position Objects。 注意： 工件 Billet 相对于其它对象被重新定位， 现在输入旋转角-45， 点击 Position Objects 钮把工件 Billet 恢复到其原始位置，单击 OK 键返回 Inter Object

27、窗口。 2.7.4 对象间关系2.7.4 对象间关系 Inter-Object Relationships 单击 Generate BCC 钮打开 Generate BCC 窗口， 单击 Generate BCC 按钮来产生接触 点，注意显示 Display 窗口中的接触点，毛坯和上下模之间的应为红色和绿色，单击 Generate BCC 窗口中的 Ok 键，接着单击 Inter-Object 窗口中的 Ok 键关闭对话框。 2.8 生产成数据库 2.8 生产成数据库 现在可以生成作业的数据库文件了。FEM 引擎利用该数据库文件来存贮该问题的有 限元解算数据。在 DEFORM 前处理 Pre-

28、Processor 中构造的一系列数据如模拟参数，材 料性能，移动控制等数据均被传递到该数据库中。 单击 Database 按钮，单击 Generate 按钮，单击 Check the Message 窗口，确保数据 库生成正确，最后单击 Generate Database 窗口中的 Ok 按钮。 2.9 保存作业问题 2.9 保存作业问题 单击 Control 窗口中位于 Keyword 旁边的 Save Keyword File disk 图标，来保存修 改过的数据，DEFORM 会问你是否覆盖现存的命令文件，单击 Yes 按钮予以确认。 2.10 退出2.10 退出DEFORMTM3D

29、若打算继续进行下面的工作，可以不退出。反之，可直接点击Control窗口底部的 Exit 钮退出DEFORMTM 3D，你会被提示“Sure that you want to exit the Pre-rocessor? ” ， 单击Yes按钮，现在单击DEFORMTM 3D System系统窗口的Exit 按钮即可。 16 第三章第三章 BLOCK 前处理前处理 本章纲要： 3.1 引言 3.2 打开先前保存的问题 3.3 开始模拟 3.4 后处理结果 3.5 退出 3 锻压过程模拟及后处理锻压过程模拟及后处理 3.1 引言 3.1 引言 本部分为开始模拟计算以及计算结果可视化处理。 3.2

30、 打开先前保存的问题 3.2 打开先前保存的问题 转到BLOCK 目录下，键入DEFORM3 并按ENTER回车，DEFORMTM 3D System 系 统窗口会出现，单击Simulation按钮，进入Simulation 窗口，程序显示DEFORMTM 3D Simulation 窗口，在Database文本框 (图 3.1)中列有BLOCK.DB，如果下图没出现，说 明你生成的数据库有错误，请回到Lab 2 重做。 图图 3.1 - Simulation 窗口窗口 3.3 开始模拟 3.3 开始模拟 17 在SimulationSimulation窗口中，单击Start Simulati

31、onStart Simulation按钮，在运行过程中你可以进行实时 监控。为监控模拟过程，点击DEFORMDEFORMTM 3D System 3D System窗口中的Process Monitor Process Monitor 按钮来打 开Process MonitorProcess Monitor窗口(图 3.2)，若模拟已结束或尚未开始，你会被DEFORMTM 3D System 系统提示。Process Monitor窗口中列出了正在运行的模拟计算步，模拟结束后可 单击Process Monitor窗口中的OK键关闭。 图图 3.2 - Process Monitor 窗口窗口

32、3.4 结果后处理 3.4 结果后处理 单击 Post-Processor 按钮进入后处理过程，有以下信息显示。 单击Yes按钮来读入数据库文件。DEFORMTM 3D Post-Processor显示屏幕包括Display 窗口和Control窗口(图 3.3)。 图图 3.3 - DEFORMTM3D Post-Processor 窗口窗口 18 3.4.1 步列的选择 窗口的左侧有步列可供选择，单击选择的步序数，也可用以下按钮实现该功能。 重开始 Rewind 返回一步 Step Reverse 向前一步 Step Forward 快速前移步数至所有贮的最后一步 Fast Forward

33、 展示变形过程 Play (Forward) 反向展示变形过程 Play (Reverse) 停止 Stop 3.4.2 模拟结果概况 单击 Control 窗口中的 Summary 按钮，可查看每一步的模拟结果。Simulation Summary 窗口如(图 3.4) 所示: 图图 3.4 - Simulation Summary 窗口窗口 这包含了当前数据库的信息，你可以查看任意对象在模拟过程中有关变量的信息。 首先从 Step 列单中选一步序数，接着从 Object 列表框中选取对象。每个变量相应的文 本框会给出对应的数值，点击 OK 按钮结束查看。 3.4.3 结果变量动态观察 19

34、 点击 State Variable 按钮，打开 State Variable 窗口，如图 3-5。在第一个窗口中选 择应变 Strain， 第二个窗口选择等效 Effective， 接着选择 shaded contour， 最后单击 State Variable 窗口中的 OK 键。这时 Display 窗口会改变成显示有效应变带有阴影的等值线 消隐渲染图。这时，可以点击 Play 等钮进行动画浏览。单击 Line Contour 图标钮，将 渲染方式 Shaded Contour 改变为线条方式 Line Contour。也可以从步数列表中新选一 个开始步更改开始显示步数。 图图 3.5

35、- State Variable 窗口窗口 3.4.4 点迹示踪Point tracking DEFORM具有显示事先指定点的特征变量从模拟开始到结束整个过程中的轨迹的 功能。开始从步数列表中选择-1，单击Control窗口中的Point Tracking按钮，打开Point Tracking 窗口(图 3.6)。 20 3.6 - 显示窗口显示窗口 图 3.7 - Material points 窗口 接着单击 Define Material Points and Track 打开相应的窗口(图 3.7)， 首先应确定你 所关心的对象上的是哪些点。在 Display 窗口中单击选点（图 3.

36、8）。 21 图 3.8 - 显示窗口 接着单击 Define Material Points and Track 窗口中的 OK 键，接着创建两个视窗。 图图 3.9 - 创建创建 two viewports 现在 Display 窗口中有两个视窗，如（图 3.10），单击底视窗内部或没有点迹数据 的视窗来激活该视窗(变为绿色)。 图图 3.10 - 显示显示 窗口窗口 (two viewports) 22 图 3.11 - Point Tracking Graphs 窗口 返回 Point Tracking 窗口，现在单击 Generate Point Tracking Graphs 按钮

37、，在一 窗口中选择应变速率 Strain rate，另一窗口选择等效 Effective(图 3.11)，单击 Ok 键。点 轨迹图会绘制在 Display 窗口中(图 3.12)。 单击 OK 开始逐步动态显示点迹变化过程， 你会看到一条绿色的竖直线来显示某一步 该点特征参数(变量)的变化图。 3.4.5 对象结果剖面显示 DEFORMTM 3D允许剖分对象来查看剖切面上不同的特征变量。选择有对象的视窗， 回到单一视窗模式。如果提示是否想删除点轨迹数据，单击Yes钮。接下来单击Point Tracking 按钮和Delete Point Tracking Data， 接着单击Objects按

38、钮。 工件(本例中对象 1) 已被激活，列表框Fill mesh中输入x(图 3.13)。这就去除了所选对象的网格划分线条。 单击 Objects 窗口中的 OK，接下来单击 Slice Objects 图标，打开 Slicing (图 3.14) 窗口。 23 图图 3.12 - 显示显示 窗口窗口 图图 3.13 - Objects 窗口窗口 这时 Display 窗口中的工件会有一矩形框环绕，单击对象上的垂线，即可创建水平 剖面。单击对象上的水平线，则可以创建纵剖面。进一步，一旦切割面选定，它可以通 过 Display 窗口底部的转动图标旋转，有一条指向对象的向量，一旦对象被切割会保持

39、不变，如果你想保留对象另一侧，单击 reverse 按钮。一旦平面最终确定好，单击 slice 按钮，可按 undo 键取消以上操作，这一点你可以多次尝试剖切和整合过程（图 3.15， 3.16） 。 24 图图 3.14 - Slicing 窗口窗口 图图 3.15 - 显示显示 窗口窗口 图图 3.16 - 显示显示 窗口窗口 当你对所选的剖分面满意时， 单击Slicing窗口中的OK钮， 接着选对象1的Maximum Principle stress 量，参照 3.4.3 绘制 State Variable 图，完成这一切后，撤消剖切，接着 单击 Control 窗口中的 Mesh 图标

40、。 3.5 退出 系统3.5 退出 系统 任务完成后，单击Control 窗口的Exit按钮可退出。单击DEFORMTM 3D System系 统窗口中Exit 按钮，可退出该系统。 25 第四章第四章 几何图形及单元网格划分几何图形及单元网格划分 本章纲要： 4.1 引言 4.2 创建新问题 4.3 设置模拟控制 4.4 创建新对象 4.5 网格化工作 4.6 对象对齐 4.7 定义对称条件 4.8 保存问题及退出 4. 4. Spike 几何图形及网格划分 几何图形及网格划分 4.1 引言4.1 引言 本部分及随后的一些内容，我们介绍利用物体几何和物理对称性，仅用四分之一模 型进行锻造模拟

41、。由于工件具有轴对称性，所以该问题也可以在 2D 中完成。但为方便大 家了解 3D 的一些基本概念，我们放在 3D 中介绍。 在利用工件几何对称性时应注意对称面上没有物质流过，同时变形为 0。这样在该 面上切开工件并规定该面上的初始节点位移为 0，而且始终保持不变。本例中，可设定 对称面上节点的法向速度为 0，在接下来的例子中我们采用另一种方法。 本单元的目标为: 1) 输入模具和工件的几何形状STL 格式文件 2) 工件网格划分 3) 确定直角平面上的对称边界条件 这儿创建的几何图形在 Lab 6 例中热传导模拟时还要用到。 要点是: 1) 正确定义和工作搭接部分的几何形状和对称平面。 2)

42、 正确定义对称边界条件 4.2 创建新问题4.2 创建新问题 首先查看当前目录，如还是BLOCK目录，请返回上一级目录。现在创建一新目录 SPK_SIM，从该目录运行DEFORM 3D，设置Problem ID 为 SPK_SIM后单击 Pre-Processor 按钮开始前处理过程。 4.3 设置模拟控制参数 4.3 设置模拟控制参数 选取 1/4 对称位移边界条件和热交换条件。 单击前处理中的Simulation Controls 按 钮，选取 UnitUnit 为English英制单位，模拟模式 Simulation ModeSimulation Mode 为非等温Non Isother

43、mal，完成后单击 OK 键，名称改为Spike。 4.4 创建新对象 4.4 创建新对象 26 选择Preprocessor 窗口中的Objects 按钮创建一个新对象，窗口如图 4.1 所示。 对象 1 已被创建且已加亮显示处于激活态，更名对象 1 的Object Name 为BILLET，按 回车键。设定Object Type 为 plastic (塑性)，现在单击Geometry 图标输入选择对象 的几何数据。单击Load STL File图标，会出现文件读入窗口，找到文件SPK_BIL.STL 并加载该文件。要求指定STL图形的误差容限，缺省值1.e-05满足条件，不必修改。 图图

44、4.1 - Object 窗口窗口 加载文件后会出现曲面信息Surface Information 窗口，任何时候加载STL 文 件，都注意文本框中的数值。尤其是: 有且只能有一个拓扑表面，“Poly with invalid edges，”， “Poly with invalid orientation? ” 和“Poly with small area”的行内读入数值 必须全部为0，否则一定要重新修改模型。不然的话，以后模拟过程可能会遇到一些难以 预料的问题。 在查看完曲面信息 Surface Information 窗口的文本后，单击 OK 键返回Geometry 窗口。在这一步可进一步

45、查看几何尺寸。现在单击 OK 键钮返回Objects窗口，窗口会出 现已输入的几何形状。现在用同样的方式输入另外两个新对象。单击 Objects窗口中的 Add Objects图标，添加对象 2。接着选中对象 2，此时有关对象 2 的信息也被激活，在 名称文本框中键入TOP DIE。接下来点击Geometry图标，单击Load STL file 图标输入 文件SIM_TOP.STL。由于误差容限在许可范围内，故而单击 OK 键退出。 重复上面过程创建对象 3，更名为BOTTOM DIE，并按回车键。输入文件 SIM_BOT.STL，单击Surface Information窗口中的 OK 按钮

46、，最后单击Geometry窗口 中的 OK 键钮关闭这些窗口。 4.5 网格化工件 4.5 网格化工件 由于输入的是STL文件，不象IDEAS 文件那样已经在外部完成了网格化处理。因 而还需要生成对象的单元网格。从Objects窗口选中对象 1，接着单击Mesh按钮，打开 27 Meshing/ Remeshing 窗口。 出于练习目的， 为加快模拟速度， 我们选用的单元数比较小。 设置表面单元数Number of Surface Elements 为 500，最大单元间尺寸比 Maximum size ratio 为 1.0，接着单击Generate Surface Mesh 钮。一旦表面单

47、元生成完成，可利用旋 转按钮查看网格剖分情况， 必要时可以修改网格划分参数。 一旦表面单元划分满足要求， 单击Generate Solid Mesh 生成实体单元。在本例中，无需做修改，这一过程大约产生 1400 个单元。 注意：这样划分的网格非常粗糙，若用户寻求精确结果，单元应进一步细化，本例 这样做仅出于训练目的。 4.6 查看对象位置 4.6 查看对象位置 一旦对象输入完毕，应确保模具与毛坯完全抵触，并在接触过程有轻微搭接。单击 Pre-Processor Graphic Utilities窗口中的XY Plane View钮来获取工件和模具的俯视图， 接着放大某一区域进行仔细观察，确保

48、工件和模具确有少量搭接。如果不存在搭接，节 点会在模具的边界滑动从而可能会使模拟失败。 图 4.2 - Object Alignment of Workpiece and Die 4.7定义对称条件定义对称条件 这儿约束垂直于对称平面的节点速度矢量为0，在对称面上禁止热交换。 单击Objects窗口中的Boundary Conditions图标来设定速度边界条件，在Boundary Conditions窗口中单击Velocity按钮。一对称面在XZ平面内，另一对称面位于YZ平面内， 利用视图操作按钮，旋转对象直至两个平面均可看到为止。 对 YZ 对称面而言，我们设定Direction X 方向

49、的速度为 0。单击 X 单选钮，设定速 度均为 0.，现在单击屏幕左下角落的点选接线Select Patch 图标，对象边界呈红色。单 击YZ surface 图标，边界上所有的节点均为绿色，现在单击Generate BCCs按钮，着 色的节点变成黄色(表明边界已被设定)。 注意: 如不单击Generate BCCs按钮，就不会设定边界条件。 现在改变Direction 单选按钮为 Y， 确定速度为 0， 并选择 XZ 平面， 记住单击Generate BCCs按钮，平面的边界如图4.3所示。 28 图图 4.3 - Boundary Conditions 现在我们已经设定了变形模拟所需的所有对称条件。然而对热交换分析而言，还需 设定热交换边界条件。热交换发生在所有的外露表面上。但象位移一样，在对称面上没 有热交换发生。在DEFORM中，缺省的边界条件是不发生热交换。因而，不象速度场， 我们除了对称平面外，还要指定外露的环境条件。 在Boundary Conditions 窗口中，选择Heat Exchange Environment boundary condition图标，如果红色的Surface Patches边界没有出现，用屏幕左下角的图标使其着 色。现在单击曲面上、下面(这儿需交替使用