有限元铝合金镦粗变形过程应变场分布的研究模拟(6)
国际上早在60年代初就开始投入大量的人力和物力开发有限元分析程序，但真正的CAE软件是诞生于70年代初期，而近15年，CAE开发商为满足市场需求和适应计算机硬、软件技术的迅速发展，对软件的功能 性能，用户界面和前、后处理能力，都进行了大幅度的改进与扩充。这就使得目前市场上知名的CAE软件，在功能、性能、易用性、可靠性以及对运行环境的适应性方面，基本上满足了用户的当前需求，从而帮助用户解决了成千上万的工程实际问题，同时也为科学技术的发展和工程应用做出了不可磨灭的贡献。
2.2有限元计算方法
通常采用的有限元计算方法有隐式静力算法和动态显式算法两种。
隐式静力算法，该法是以迭代算法求解微分方程，优点是可以较准确地预测弹复变形和残余应力。静态隐式方法相对简单，对于一些简单的压缩基本工序，容易得到可靠结果，但其计算时间长，接触问题的处理经常引起计算的发散，特别是求解三文问题时这些问题很难解决，因此对许多复杂工艺问题难以进行模拟计算。
动态显式算法，该法以差分积分方法求解微分方程，在离散方法和单元类型的选择、材料本构关系的确定、应力应变的计算、硬化方式的处理等方面与静态隐式有限元法相似。动态显式有限元法采用中心差分法进行显式时间积分，因此程序在求解时不需要形成刚度矩阵；其计算步长取决于整个变形体网格单元中最小单元的边长或对角线长度，网格划分。时要尽量均匀，并避免过小的网格出现。
2.3 DEFORM简介与特点
2.3.1 DEFORM软件简介
DEFORM(Design Environment for Forming)软件包括二文有限元分析软件DEFORM-2D 和三文有限元分析软件DEFORM-3D,是美国SFTC 公司开发出来的,已经在美国、日本、德国等国实际生产和科研中得到大量成功的应用,并得到世界同行的公认。DEFORM-3D是一套基于工艺模拟系统的有限元系统（FEM），专门设计用于分析各种金属成形过程中的三文流动，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流动温度。主要由三部分组成:前处理器、模拟器、后处理器。前处理器包括模型数据准备模块,可以实现边界条件、材料参数、模拟步长以及迭代方法的选择和确定,还可以进行有限元网格的自动与手动划分及网格结构优化。模拟器可考虑应变、应变速率和温度对流动应力的影响,采用稀疏矩阵求解器和动态内存分配技术使计算机速度更快。后处理器可以图形化显示结果,便于进行工艺分析。
典型的DEFORM-3D应用包括锻造、挤压、墩头、轧制、自由锻、弯曲和其他成形加工手段。
DEFORM-3D是模拟3D材料流动的理想工具。强大的搜索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的自动划分网格重划生成系统，生成优化的网格系统。在要求精度较高的区域，可以划分较细密的网格，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，为用户准备数据输入和观察结果数据提供了有效工具。DEFORM-3D还提供了3D集合操纵修正工具，这对于3D过程模拟极为重要。
由于DEFORM模拟宏观变形的计算非常稳定，该程序可用于分析大多数工程问题，如机械、电子、建筑、热、流体等复杂的大型有限元模型;也可以进行许多其他行业的大多数类型的有限元分析，如汽车、宇航、铁路、机械、电子、运动器械、电力、电磁场、电子、热、流体和生物医学等。DEFORM界面友好，层次清晰，易学易操作，模拟结果全面丰富，并有强大前后处理接口，DEFORM包含二次开发的功能，可以接受用户自行编制的模块，用户可以根据需要将自己的材料模型加入到软件中。完成特定的功能。正是由于其规模大，因此计算时间较长，保存结果的数据文件也较大。在已有三文有限元分析软件中，DEFORM软件是一个通用性强，用途广泛的软件，在结构分析及塑性变形分析中有许多成功的分析结果。