塑性成形cae技术.ppt

第 1 章塑性成形 CAE 技术 北大出版社配套电子课件 【本章学习目标】 ★ 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。 【本章教学要点】 知识要点 能力要求 相关知识 塑性成形 CAE 技术 现状 了解塑性成形 CAE 技术及国内 外现状 CAE 技术及塑性 成形 CAE 的定义 、优点及常见技 术 塑性成形技术的特 点 了解塑性成形技 术的特点 各种类型的常见 塑性成形技术原 理及变形特点 DEFORM-3D 软件 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 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。 ? 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 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。 ? 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，计算机辅助分析使大量繁杂的工程 分析问题简单化，使复杂的过程层次化，节省 了大量的时间，避免了低水平重复的工作。 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。 ? 国际上不少先进的大型通用有限元计算 分析软件的开发已达到较成熟的阶段并 已商品化。 ? 就 CAE 技术的工业化应用而言，西方发 达国家目前已经达到了实用化阶段。 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。 ? 近年来，我国的 CAE 技术研究开发和推 广应用在许多行业和领域已取得了一定 的成绩。 ? 但从总体来看，研究和应用的水平还不 能说很高，某些方面与发达国家相比仍 存在不小的差距。 ? 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。 ? 我国已经拥有一批科技人员在从事 CAE 技术的研究和应用，取得了不少研究成 果和应用经验，使我们在 CAE 技术方面 紧跟住现代科学技术的发展。 ? 开发出 CAXA 等具有自己产权的 CAE 软 件。 ? 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。 ? 我国的计算机分析软件开发是一个薄弱 环节，严重地制约了 CAE 技术的发展。 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。 ? (2 ）塑性成形引起再结晶，从而改变金 属坯料铸态偏析，改善金属坏料组织结 构。 ? (3 ）在塑性成形过程中，通常采用各种 模具型腔，可制造各种形状的构件。 ? 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 ）组织、性能得到改善和提高。 ? （ 2 ）材料利用率高。 ? （ 3 ）生产效率高。 ? （ 4 ）尺寸精度高。 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