deform材料属性选取的原则
Rigid
Rigid objects are modeled as non-deformable materials. In the deformation analysis, the object is represented by the geometric profile (DIEGEO). Deformation solution data available for rigid objects include object stroke, load, and velocity. The mesh for the rigid object is used only for thermal, transformation, and diffusion calculations.
Applications:
When used to model tooling, increases simulation speed (over elastic tooling) by reducing the number of deformable objects, and hence the number of equations which must be solved. Negligible loss of accuracy for typical simulations where the tools have a much higher yield stress than the work piece.
Limitations:
Stress and deflection data for the dies is not available during deformation. This data can be obtained at selected single steps by performing a single
step die stress analysis
Elastic
The elastic material behavior is specified with Young's modulus (YOUNG) and Poisson's ratio (POISON). Elastic objects are used if the knowledge of the tooling
stress and deflection are important throughout the process. If maximum stress or
deflection information is required for die stress, it is recommended that rigid dies
be used for the deformation simulation, and then a single step die stress simulation be used. Refer to the die stress tutorials in the online help for more 86
information. At this time a fully coupled elastic tool, plastic work piece analysis is
not recommended.
Applications:
When used to model tooling, the elastic model can provide information on
tool stress and deflection. Useful in rare situations when tooling deflection
can have a significant influence on the shape of the part.
Limitations:
If yield stress for the tooling is exceeded, stress and deflection results will be incorrect. However, in most cases, if tooling yield stress is exceeded, this represents an unacceptable situation, and tooling deformation beyond yield is not useful. It is good practice to check stresses in simulations with elastic tooling to ensure that this situation is not violated.
Plastic
Plastic objects are modeled as rigid-plastic or rigid-viscoplastic material depending on characteristics of materials. The formulation assumes that the material stress increases linearly with strain rate until a threshold strain rate,
referred to as the limiting strain rate (LMTSTR). The material deforms plastically
beyond the limiting strain rate. The plastic material behavior of the object is specified with a material flow stress function or flow stress data (FSTRES). Applications:
When used to model work piece, provides very good simulation of real material behavior. Accurately captures strain rate sensitivity.
Limitations:
Does not model elastic recovery (spring back), and is therefore inappropriate for bending or other operations where spring back has a significant effect on the final part geometry. Does not model strains due to thermal expansion / contraction. Cannot capture residual stresses.
材料概论作业。概要
作业1 绪论 1.人类使用材料的历史经历了哪些时代？ 答：人类使用材料的历史经历了石器时代、青铜器时代、铁器时代、水泥时代、钢时代、硅时代、新材料时代。 2.材料的化学(键)分类和使用性能分类？ 答：材料的化学(键)分类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料。 材料的使用性能分类：结构材料、功能材料。 3.什么是材料科学、材料工程、材料科学与工程？ 答：材料科学：一门以固体材料为研究对象，以固体物理、固体化学、热力学、动力学、量子力学、冶金、化工为理论基础的边缘交叉基础应用学科，是运用电子显微镜、X射线衍射、热谱、电子离子探针等各种精密仪器和技术，探讨材料的组成、结构、制备工艺和加工使用过程与其机械、物理、化学性能之间的规律的一门基础应用学科。 材料工程：运用材料科学的理论知识和经验知识，为满足各种特定需要而发展、制备和改进各种材料的工艺技术。 材料科学与工程：研究材料的组成与结构、合成与制备(工艺)、性能、使用效能(用途)四者之间相互关系和规律的一门科学。 4.简述无机非金属材料及其特点？ 答：无机非金属材料是一种或多种非金属元素(如O、C、N等，通常为O)的化合物，主要为金属氧化物和金属非氧化物，不含C-H-O链。 无机非金属材料的特点： ①组成：一种或多种非金属元素(如O、C、N等，通常为O)的化合物。 ②结构：结合键主要为离子键、共价键或离子－共价混合键。 ③性能：高熔点、高强度、耐磨损、高硬度、耐腐蚀和抗氧化的基本属性，宽广的导电性、导热性和透光性以及良好的铁电性、铁磁性和压电性，很差的延展性及耐冲击性。 ④合成与制备(艺)：(暂忽略)。 ⑤使用效能(应用)：(暂忽略)。
DEFORM材料中文帮助
材料的属性窗口可以通过按材料属性图标(参见图2.2.1)材料的属性对话框显示在图第2.2.2。为了模拟获得高精确度，其非常重要的是需要理解DEFORM中指定材料的性能。用户在模拟中需要知道指定材料种类的作用。本节描述材料数据,可以指定为一个变形模拟。不同的数据集是: 弹性数据 热数据 塑性数据 扩散数据 再结晶晶粒再生长 硬度估计数据 折断数据 本节讨论的方式来定义每个这些数据集的,哪些类型的模拟每种所需。 图第2.2.2:定义阶段和混合物DEFORM-3D内。 2.2.1阶段和混合物 材料组织可以分为两大类,有规律的和混合。对于大多数应用程序的形成需要低于转换温度变形,属性定义了常规材料或单阶段材料。然而当操作在高温条件下,材料经历相变的地方是重要模型转换,并为每个阶段涉及到定义属性和组这些阶段混合气的材料。例如一个通用的钢存在的奥氏体、贝氏体,马氏体,等等。在热处理上面的每个阶段可以转换到另一个阶段。所以任何材料集团,可以转换到另一个阶段应该被分类为一个阶段材料。混合材料的所有阶段的合金系统和一个对象可以被指定这种混合材料如果体积分数计算数据。
图2.2.3:定义数据弹性材料。 2.2.2弹性数据 弹性数据是弹性材料和弹塑材料的变形分析所必要的。这三个变量用来描述属性的弹性变形是杨氏模量、泊松比和热膨胀。 杨氏模量 杨氏模量用于弹性材料和弹塑性材料屈服点以下。它可以被定义为一个常数或作为温度的函数,密度(用于粉末金属),占主导地位的atom内容(例如,碳含量),或温度的函数和atom内容。泊松比 泊松比之间的比率是轴向和横向疲劳。它是需要弹性和弹塑性材料。它可以被定义为一个常数或作为温度的函数,密度(用于粉末金属),占主导地位的atom内容(例如,碳含量),或温度的函数和atom内容。 热膨胀系数 热膨胀系数定义体积应变变化引起的温度。它可以被定义为一个常数或作为温度的函数。弹性的身体温度变化是定义为节点温度之间的区别和指定的参考温度(REFTMP): εth = α(T - T0) α是热膨胀系数,T0的参考温度和T是物料温度。对弹塑性体热膨胀阻输入在预处理程序是值的平均值热膨胀和有限元计算的瞬时(切)值的平均值。 ?εth = α*?T α*是正切的热膨胀系数,T是物料温度 实验数据的热膨胀和转换工具可用 用户界面现在可以直接进入切线热膨胀系数作为温度的函数,或者用户也可以导入瞬时值可以从实验数据(参见图2.2.4)。在导入该瞬时值,用户需要表明如果这些录音是基于加热或冷却测试和参考温度。这个瞬时热膨胀数据转换为可以平均数据。(也称为割线的,这些数据在要
常用材料特性
下面是本人总结的一些常用材料： *AL6061:（以镁、硅为主要合金元素）55-65/KG,中等强度<270Mpa，抗腐蚀性和机加工性好， 1.镀镍； 2.阳极氧化HRC42-55（a：阳极本色氧化，厚度8-15u；b：阳极黑色氧化，厚度20-30u；c：硬质阳极氧化，厚度12-20u；d：硬质阳极氧化黑，厚度20-30u）。 *6063：（以镁、硅为主要合金元素）60/kg，强度<200Mpa。 *7075：（以锌为主要合金元素）65/kg，高强度，是6061的2倍，可淬火但脆性抵其余性能和表面处理和6061同。 *2A12：（以铜为主要合金元素）35/kg，老标准LY12，强度470Mpa，耐热，制作高负荷零件，是硬铝合金中最常用。 *5A02：（以镁为主要合金元素）35/kg，老标准LF2，日本A5052，典型防锈合金，耐腐蚀性高、焊接性好、塑性高，强度245Mpa，制作中等负荷和焊接构件。 *Q235A：老标准A3钢，碳素结构钢，7/kg，易生锈， 一般钣金件做烤漆处理，步骤：a：如果生锈，先除锈；b：作漆前经过“脱脂-磷化-钝化”处理；c：喷底漆晾干，喷表面漆；d：对喷涂的工件进行烘烤，形成漆膜保护工件。处理喷漆，还可以“喷粉”“喷塑”喷粉和烤漆差不多；但喷塑比烤漆厚，里硬外软，但金属表面的附着力小均匀性差。 脱脂：除油脂； 磷化：使金属与磷酸或磷酸盐化学反应，在表面形成一层稳定磷酸盐膜的处理方法，防腐蚀；钝化：化学清洗，为了材料的防腐蚀。 *SUS304:52/KG,做钝化处理、表面拉丝；不建议做机加件，因为切削性不好、粘刀；钝化处理：对不锈钢全面酸洗钝化处理，清除污垢，处理后表面变成均匀银白色，大大提高不锈钢抗腐蚀性能 *SUS303：45/kg，切削性好，耐腐蚀性好，强度为6061的2倍。 *SUS440C：160/kg，含碳量高，淬火HRC >55，加工后做退磁处理，耐磨、耐腐蚀。退磁：SUS440C冷加工后带有磁性，用大功率的退磁器退磁。 *S136(H)：35/kg，（瑞典）淬火硬度HRC45-55，表面可加工成镜面，加工后做退磁，耐腐蚀性和硬度比440C低；S136H是预加硬了的，硬度HRC30-35）。 * SUS316：不锈钢塑性、韧性、冷变性、焊接工艺性能良好，316高温强度好，316L高温性能稍差，但耐蚀性好于316，由于含碳量低且含有2%－3%的钼，提高了对还原性盐和各种无机酸和有机酸、碱、盐类的耐腐蚀性能，同时高温性强度。 *45钢：碳素结构钢中的中碳钢，8-12/kg，强度：600Mpa，为防锈，做氧化处理，俗称：发蓝、发黑。轴类零件用，如要求淬硬更高可用50钢。 *SKD11：46/kg，模具钢，淬火硬度>58，高硬度、高耐磨。 *ASP-23：520/kg，高硬度、高耐磨性、高韧性粉末高速钢，硬度高达HRC60-66，用于精密冲模的冲头。 *POM：俗称“赛钢”，白色45元/kg，黑65/kg，棒55/kg，防静电338/kg，耐磨性好。*UR：30/kg，俗称“优力胶”。*有机玻璃：（PMMA）28/kg，有一定强度和耐温变性，质较脆，表面硬度不够易擦毛。 *电木：（环氧树脂层压板）32/kg，电气绝缘性良好，作电器地板； *也可采用镀锌钢板做电器地板。
DEFORM
DEFORM-3D塑性成形CAE应用教程 第一章塑性成形CAE技术 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 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。
Deform-3d热处理模拟操作全解
Deform-3d热处理模拟操作 热处理工艺在机械制造中占有十分重要的地位。随着机械制造现代化和热处理质量管理现代化的发展，对热处理工艺提出了更高的要求。热处理工艺过程由于受到加热方式、冷却方式、加热温度、冷却温度、加热时间、冷却时间等影响，金属内部的组织也会发生不同的变化，因此是个十分复杂的过程，同时工艺参数的差异，也会造成热处理加工对象硬度过高过低、硬度不均匀等现象。Deform-3d 软件提供一种热处理模拟模块，可以帮助热处理工艺员，通过有限元数值模拟来获得正确的热处理参数，从而来指导热处理生产实际。减少批量报废的质量事故发生。 热处理模拟，涉及到热应力变形、热扩散和相变等方面，因此计算很复杂，软件采用牛顿迭代法，即牛顿-拉夫逊法进行求解。它是牛顿在17世纪提出的一种在实数域和复数域上近似求解方程的方法。多数方程不存在求根公式，因此求精确根非常困难，甚至不可能，从而寻找方程的近似根就显得特别重要。方法使用函数f(x)的泰勒级数的前面几项来寻找方程f(x) = 0的根。牛顿迭代法是求方程根的重要方法之一，其最大优点是在方程f(x) = 0的单根附近具有平方收敛，而且该法还可以用来求方程的重根、复根等。 但由于目前Deform-3d软件的材料库只带有45钢、15NiCr13和GCr15等三种材料模型，而且受到相变模型的局限，因此只能做淬火和渗碳淬火分析，更多分析需要进行二次开发。 本例以45钢热处理淬火工艺的模拟过程为例，通过应用Deform-3d 热处理模块，让读者基本了解热处理工艺过程有限元模拟的基本方法与步骤。 1 、问题设置 点击“文档”（File）或“新问题”（New problem），创建新问题。在弹出的图框中，选择“热处理导向”(heat treatment wizard)，见图1。 图1 设置新问题 2、初始化设置 完成问题设置后，进入前处理设置界面。首先修改公英制，将默认的英制
用材料的性能参数
用材料的性能参数（硬铝、铸铁、Q235、不锈钢.....） ①YL108(YZAlSi12Cu2) 化学成分（质量分数）（%）: 硅(11.0~13.0)、铜（1.0~2.0）、锰（0.3~0.9）、镁（0.4~1.0）、铁（≤1.0）、镍（≤0.05）、锌（≤1.0）、铅（≤0.05）、锡（≤0.01）、铝（余量） 抗拉强度 σb≥240 MPa 、伸长率δ（L0=50）≥1% 、布氏硬度HBS5/250/3≥ 90 ②YL112（YZAlSi9Cu4）化学成分（质量分数）（%）: 硅(7.5~9.5)、铜（3.0~4.0）、锰（≤0.5）、镁（≤0.3）、铁（≤1.2）、镍（≤0.5）、锌（≤1.2）、铅（≤0.1）、锡（≤0.1）、铝（余量） 抗拉强度 σb≥240 MPa 、伸长率δ（L0=50）≥1% 、布氏硬度HBS5/250/3≥85 压铸铝合金主要特性：压铸的铁点是生产率高、铸件的精度高和合金的强度、硬度高，是少、无切削加工的重要工艺；发展压铸是降低生产成本的重要途径。③T7化学成分（质量分数）（%）: C（0.65~0.75）、Si(≤0.35)、Mn(≤0.4)、S(≤0.030)、P(≤0.035) 主要特性：经热处理（淬火、回火）之后，可得到较高的强度和韧性以及相当的硬度，但淬透性低，淬火变形，而且热硬性低。 试样淬火：淬火温度（800~820℃）冷却介质（水）硬度值HRC≥62 ④T8化学成分（质量分数）（%）: C（0.75~0.84）、Si(≤0.35)、Mn(≤0.4)、S(≤0.030)、P(≤0.035) 主要特性：经淬火回火处理后，可得到较高的硬度和良好的耐磨性，但强度和塑
最新DEFORM软件汇总
D E F O R M软件
DEFORM软件 DEFORM简介 Deform软件是一个高度模块化、集成化的有限元模拟系统，它主要包括前处理器、模拟器、后处理器三大模块。 前处理器：主要包括三个子模块（1）数据输入模块，便于数据的交互式输入。如：初始速度场、温度场、边界条件、冲头行程及摩擦系数等初始条件；（2）网格的自动划分与自动再划分模块；（3）数据传递模块，当网格重划分后，能够在新旧网格之间实现应力、应变、速度场、边界条件等数据的传递，从而保证计算的连续性。 模拟器：真正的有限元分析过程是在模拟处理器中完成的，Deform运行时，首先通过有限元离散化将平衡方程、本构关系和边界条件转化为非线性方程组，然后通过直接迭代法和Newton－Raphson法进行求解，求解的结果以二进制的形式进行保存，用户可在后处理器中获取所需要的结果 后处理器：后处理器用于显示计算结果，结果可以是图形形式，也可以是数字、文字混编形式，获取的结果可为每一步的有限元网格；等效应力、等效应变；速度场、温度场及压力行程曲线等 DEFORM功能 1. 成形分析 冷、温、热锻的成形和热传导耦合分析（DEFORM所有产品）。
丰富的材料数据库，包括各种钢、铝合金、钛合金和超合金（DEFORM所有产品）。 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（DEFORM所有产品）。 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（DEFORM所有产品）。 弹塑性材料模型适用于分析残余应力和回弹问题（DEFORM-Pro, 2D, 3D）。 烧结体材料模型适用于分析粉末冶金成形（DEFORM-Pro, 2D, 3D）。 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（DEFORM所有产品）。 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（DEFORM-2D，3D）。 网格划线（DEFORM-2D，PC，Pro）和质点跟踪（DEFORM所有产品）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简单明了（DEFORM所有产品）。 自我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（DEFORM-2D，Pro）。 多变形体模型允许分析多个成形工件或耦合分析模具应力（DEFORM-2D，Pro，3D）。
Deform二次开发步骤
Deform 3D二次开发步骤 为了在金属成形工艺模拟过程中进行微观组织演化的定量预测，所使用的模拟软件必须有包含微观组织变化的本构模型和专门的微观组织演化分析模块。当前国际上虽然有多个知名商业软件流行，但是它们都不具备微观组织演化的预测功能。庆幸的是多数商业软件都为二次开发设置了用户子程序功能，通过用户子程序，用户就能根据自己的需要增加自己的微观组织预测功能。 为了使DEFORM3D软件具有微观组织演化预测功能，本研究尝试将包含动态再结晶的热刚—粘塑性材料本构模型植入到DEFORM3D中，并在模拟结果中能够显示晶粒度等用户变量在变形体内的分布。在研究出具体开发步骤前，必须要对Defom中的程序有所深入了解。 一、DEFORM3D二次开发基础理论 1、用户子程序结构 本研究的DEFORM3D二次开发涉及到的子程序有：USRMSH、USRMTR、UFLOW、USRUPD（含USR和CHAZHI）。 （1）可以改变几乎所有变量的子程序（USRMSH）
子程序功能：该子程序包含了有限元计算中所有的全局变量，通过这个用户子程序，可以修改所有这些变量。但这些全局变量的改变将直接影响有限元的计算，处理不当就会使整个程序不能正常进行。 在DEFORM3D子程序功能中，所有的用户变量必须在USRUPD子程序中定义。本文的用户子程序中共定义了18个用户单元变量。各用户变量的含义如列表所示。 该子程序用于某些必要数据的获取和存储流程图如下图所示： （2）流动应力子程序（USRMTR、UFLOW） SUBROUTINE USRMTR（NPTRTN，YS，YPS，FIP，TEPS，EFEPS，TEMP）SUBROUTINE UFLOW（YS，YPS，FIP，TEPS，EFEPS，TEMP）子程序的变量含义：NPTRTN：应力模型编号；YS：流动应力；YPS：流动应力对等效应变的导数；FIP：流动应力对等效应变速率的导数；TEPS：等效应变；EFEPS：等效应变；TEMP：温度。 子程序USRMTR和UFLOW运行时需要输入：应力模型编号、等效应变、等效应变速率、温度。子程序执行完后将输出：流动应力值、流动应力对等效应变的导数，流动应力对等效应变速率的导数。这几个变量可以用用户定义变量来计算。
汽车用新材料的研究发展状况概要
汽车用新材料的研究发展状况 1国内外汽车用新材料发展状况 1.1 国外汽车用新材料的发展现状与趋势 当前世界汽车材料技术发展的主要特征如下: (1轻量化与环保是当今汽车材料发展的主要方向; (2尽管近阶段钢铁材料仍保持主导地位, 但各种材料在汽车上的应用比例正在发生变化。主要变化趋势是高强度钢和超高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料的用量将有较大的增长, 铸铁和中、低强度钢的比例将会逐步下降,但载重车的用材变化不如轿车明显; (3轻量化材料技术与汽车产品设计、制造工艺的结合将更为密切, 汽车车身结构材料将趋向多材料设计方向; (4更重视汽车材料的回收技术; (5电动汽车、代用燃料汽车专用材料以及汽车功能材料的开发和应用工作不断加强。 减轻汽车自身质量是降低汽车排放、提高燃油经济性的最有效措施之一。世界铝业协会的报告指出, 汽车的自身质量每减少10%, 燃油的消耗可降低6~ 8%, 根据最新资料,国外汽车自身质量同过去相比减轻了20~ 26%。预计在未来的10 年内, 轿车自身质量还将继续减轻20%。铝合金、镁合金、工程塑料、复合材料和高强度钢、超高强度钢等轻量化材料的开发与应用在汽车的轻量化中将发挥重大作用。可以看出, 尽管钢铁材料在当前仍然占主导地位, 但其份额却在逐年减少, 而铝合金、镁合金、塑料等轻量化材料的用量则呈持续上升的趋势。在最近投产的某些新车型中, 钢铁材料的比例更低, 例如在奥迪A2中, 钢材的比例仅
为34%, 轻质材料则高达52%。国外开发的全铝车身已经在AUDI A8、BMW Z8、FERRARI360等很多车型上使用, 甚至全铝发动机、轮毂都已经开始实际应用。 虽然联邦政府和欧共体有多种与材料有关的研究项目, 但整体上主要还是 体现在墓础研究方而。从汽车行业的应用性研究来讲, 主要依靠企业的自身力量, 这与美国汽车行业的情况很不相同, 后者可从国家得到各种资助。不仅如此, 德国政府在支持、促进和推广新材料在汽车行业的应用以及采用新材料的汽车的生产、销信等方而也没有任何鼓励的政策与措施。虽然从长远战略上说, 汽车采用新材料具有多种重要意义, 但就口前的实际而言, 首要目的是减轻重量、提高效率、降低能耗、减少环境污染。从根木上来讲, 汽车减轻屯量很有好处,既可增加使用面积, 又可节省燃料消耗, 减少环境污染。汽车能耗的70%与汽车重量有关, 如中型轿车 的自重每减少100公斤, 每百公里的燃料消耗就可减少0.4公升。此外, 自重减轻对加速和弹性等行驶效率也有积极影响, 同时可使转动和振动 部件的噪音明显降低。试验证明,假如负荷是单轴的或者在结构上可以沿纤维方向伸展的话, 纤维强化的材料明显比金属优越。 近年来, 虽然日本汽车工业由于各种原因而陷于持续的不景气状况之中, 但各汽车厂商从长远利益出发, 仍继续着各种汽车用新材料及其相关伎术的研 究开发, 并取得品些进展。总的来看, 这一领域研究开发的重点主要集中在三个方面。一是大力开发各类“低公害车”所需材料;二是继续发展汽车以铝、塑等代钢技术;三是提高汽车用材料再生利用率。 一、“低公害车”所需材料的发展状况 随着全球环保呼声日益高涨, 电动汽车、甲醇汽车、天然气汽车等不以汽油为动力源的所谓“低公害车”展现出诱人的发展前景。但是, 目前这类汽车离实用化都还相距甚远。其有待解决的主要问题之一就是所需的各种材料技术尚未过关。在被
Deform使用简明步骤
Deform-3D（version6.1）使用步骤 Deform—3D是对金属体积成形进行模拟分析的优秀软件，最近几年的工业实践证明了其在数值模拟方面的准确性，为实际生产提供了有效的指导。Deform—3D的高度模块化、友好的操作界面、强大的处理引擎使得它在同类模拟软件中处于领先地位。 以下将分为模拟准备、前处理、求解器、后处理四部分简要介绍Deform—3D的使用步骤。 一、模拟准备 模拟准备阶段主要是为模拟时所用的上模、下模、坯料进行实体造型，装配，并生成数据文件。 实体造型可通过UG、Pro-e、Catia、Solidworks等三维作图软件进行设计，并按照成形要求进行装配，最后将装配体保存为STL格式的文件。该阶段需要注意的是STL格式的文件名不能含有中文字符；另外对于对称坯料，为了节省求解过程的计算时间并在一定程度上提高模拟精度（增加了网格数量），可把装配体剖分为1/4，1/8或更多后再进行保存。 二、前处理 前处理是整个数值模拟的重要阶段，整个模拟过程的工艺参数都需要在该阶段设置，各参数设置必须经过合理设置后才能保证模拟过程的高效性和模拟结果的准确性。 首先打开软件，新建（new problem）→选择前处理（Deform-3D preprocessor）→在存放位置（Problem location）选项卡下选择其他（other location）并浏览到想要存放deform 模拟文件的文件夹→下步的problem name可任意填写。注意：所有路径不能含有中文字符。 simulation controls）→改变单位（units）为SI，接受 弹出窗口默认值；选中模式（mode）选项卡下热传导（heat transfer）。 导入坯料、模具并设置参数： 导入毛坯： 1、general：通常采用刚塑性模型即毛坯定义为塑性（plastic），之后导入的模具定义为刚性 （rigid）；温度（temperature）：根据成形要求设定坯料预热温度（温热成形时一定注意）； 材料（material）：点击load选择毛坯材料，若材料库中没有对应的材料可选择牌号相近的。 2、geometry：importgeometry from a file：从保存的STL格式文件中找到坯料，导入后会在 左侧窗口显示出预览，然后点击check GEO检查模型，务必保证出现下图椭圆中数值。
DEFORM二次开发各模块介绍
材料本构模型是实现计算机数值模拟的前提条件之一，【关于计算机数值模拟技术的发展介绍】 本论文所采用的有限元模拟软件DEFORM-3D进行材料的微观组织模拟介绍，DEFORM-3D 有限元软件是集成了原材料、成形、热处理和机加工为一体的软件，可用于分析各种塑性体积成形过程中金属流动以及材料的应力、应变和温度等物理场量的分布变化情况，同时提供了材料的流动、模具间的填充、成型过程的载荷量、模具所受应力、材料的纤维流向、成型过程的坯料形成、材料的韧性断裂以及金属微观组织结构等信息。 为了实现在金属成形工艺模拟过程中进行微观组织演化的定量预测，所使用的模拟软件必须有包含微观组织变化的本构模型和专门的微观组织演化分析模块。当前国际上虽然有多个知名商业有限元软件流行，但是它们都不具备微观组织演化的预测功能;或者软件具有微观组织变化的本构模型，但仍需使用者输入材料的参数方可进行，而软件不提供材料的参数;故很多软件都淡化此微观组织演化分析模块。庆幸的是多数商业软件都为二次开发设置了用户子程序功能，通过编制用户子程序就能实现对微观组织演化的预测功能。 用户自定义本构模型的输入方法 在当今的科学研究方向中，新材料的开发占据了一个重要的角色。不同的材料工作者开发了不同的新材料，得到了不同的本构模型，需要对这种新材料进行模拟，为了满足这种需求，DEFORM提供了两种用户自定义本构模型的输入方法： （1）以函数形式输入本构模型。DEFORM提供了若干常用本构模型，如图4.6所示。若用户的本构模型与系统提供的本构模型一致，则可直接输入其相关系数即可；若用户的本构模型在系统中不存在，则可通过二次开发编程的方式将用户的本构模型加入到DEFORM中，然后在图4.6中选择“User routine”并输入所调用的本构模型子程序的编号。 (2)以数据形式输入本构模型。DEFORM还允许通过输入数据的方式来定义材料的塑性流动行为。具体方法是根据材料的真应力一真应变曲线，取若干个数据点，逐个输入该材料在某个温度、某个变形速率和某个真应变下的真应力。该方法的优点是既不用求取材料的本构模型，也不用进行二次开发编程，就可以定义材料的塑性流动行为，同时，若输入的数据点较多，得到的精度比输入函数形式的本构方程要精确得多。 本论文采用第一种方式，基于windows平台的DEFORM编程接口将求取的本构方程输入到DEFORM中。 文件配置 在windows操作系统中，在向DEFORM-3D/-2D中加入用户子程序之前，要对一些文件作相关配置，具体方法如下： 1） 先C:\DEFORM3D\V6_1\目录下的DEF_SIM.exe文件和C:\DEFORM3D\V6_1\UserRoutine\DEF_SIM\目录下的def_usr.f文件作一个备份；这两个文件是在安装完DEFORM-3D后就会自动生成的文件；因为本文的二次开发将会先对def_usr.f
功能材料论文概要
软磁材料概述 摘要 软磁材料如今已广泛的应用于我们的生活之中，如20世纪推进电力工业迅速发展的硅钢和在电子技术领域的应用是随处可见的。人类使用人工生产的软磁材料是从100多年前开始的，软磁材料的发展经历了从金属及合金到纯铁软磁材料再到Si-Fe合金、又到铁系合金、而后又发展了非晶态和纳米晶软磁合金的过程。目前，使用量最大的是Si-Fe合金。 软磁材料的种类繁多，应用广泛。本文主要讲了用量最大的铁基软磁合金和非晶态及纳米晶软磁合金合金中比较常用的软磁材料以及他们的一些特性。 关键字：软磁材料、铁基软磁合金、非晶态及纳米晶软磁合金合金。
1.磁功能材料 磁功能材料是指那些利用材料的磁性能和磁效应来实现对能量和信息的传递、转换、调制、存储和检测等功能作用的材料。随着科学技术的发展，磁性材料也得到了迅速的发展和广泛的应用，目前，磁性材料已经用于机械、电子、电力、通宵和仪器仪表登领域。 磁性材料的种类繁多，按材料的磁特性和磁效应功能以及用途，将磁功能材料分为软磁材料、硬磁材料、半硬磁材料、磁记录材料、磁致伸缩材料、磁控形状记忆合金、磁电阻材料、巨磁阻抗材料、磁光材料、磁卡效应材料、微波磁性材料、磁流体以及复合磁性材料。 2.软磁材料的一般特性及分类 软磁材料为磁功能材料中使用的较早的一种，一般是强磁性的铁磁性或亚铁磁性物质，其的总体特点是：它的磁滞回线细长，磁导率很高，对于外加磁场具有具有很高的灵敏度；矫顽力低，一般低于100A/m,容易被反复磁化。性能优异的软磁材料，具有低的矫顽力、高的饱和磁感应强度、高的起始磁导率、高的电阻率与低损耗等特点。以下两张表分别是一些典型的软磁性材料的矫顽力和起始磁导率： 表2.1 典型软磁材料的矫顽力 表2.2 典型软磁材料的起始磁导率
deform基本操作
DEFORM-3D基本操作入门QianRF 前言 有限元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法。由于采用类型广泛的边界条件，对工件的几何形状几乎没有什么限制和求解精度高而得到广泛的应用。有限元法在40年代提出，通过不断完善，从起源于结构理论、发展到连续体力学场问题，从静力分析到动力问题、稳定问题和波动问题。随着计算机技术的发展与应用，为解决工程技术问题，提供了极大的方便。 现有的计算方法（解析法、滑移线法、上限法、变形功法等）由于材料的本构关系，工具及工件的形状和摩擦条件等复杂性，难以获得精确的解析解。所以一般采用假设、简化、近似、平面化等处理，结果与实际情况差距较大，因此应用不普及。 有限元数值模拟的目的与意义是为计算变形力、验算工模具强度和制订合理的工艺方案提供依据。通过数值模拟可以获得金属变形的规律，速度场、应力和应变场的分布规律，以及载荷-行程曲线。通过对模拟结果的可视化分析，可以在现有的模具设计上预测金属的流动规律，包括缺陷的产生（如角部充不满、折叠、回流和断裂等）。利用得到的力边界条件对模具进行结构分析，从而改进模具设计，提高模具设计的合理性和模具的使用寿命，减少模具重新试制的次数。通过模具虚拟设计，充分检验模具设计的合理性，减少新产品模具的开发研制时间，对用户需求做出快速响应，提高市场竞争能力。 一、刚（粘）塑性有限元法基本原理 刚（粘）塑性有限元法忽略了金属变形中的弹性效应，依据材料发生塑性变形时应满足的塑性力学基本方程，以速度场为基本量，形成有限元列式。这种方法虽然无法考虑弹性变形问题和残余应力问题，但可使计算程序大大简化。在弹性变形较小甚至可以忽略时，采用这种方法可达到较高的计算效率。 刚塑性有限元法的理论基础是Markov变分原理。根据对体积不变条件处理方法上的不同（如拉格朗日乘子法、罚函数法和体积可压缩法），又可得出不同的有限元列式 其中罚函数法应用比较广泛。根据Markov变分原理，采用罚函数法处理，并用八节点六面体单元离散化，则在满足边界条件、协调方程和体积不变条件的许可速度场中 对应于真实速度场的总泛函为： ∏≈∑π（ｍ）＝∏（１，２，…，ｍ）（１） 对上式中的泛函求变分，得： ∑＝０（２） 采用摄动法将式（２）进行线性化： ＝＋ Δｕ ｎ（３） 将式（３）代入式（２），并考虑外力、摩擦力在局部坐标系中对总体刚度矩阵和载荷列阵，通过迭代的方法，可以求解变形材料的速度场。 二、Deform-3d基本模拟功能 切削machining（cutting） 成形forming 模具应力分析die stress analysis 滚轧shap and ring rolling 热处理heat treatment 三、Deform-3d 基本结构与方法
deform基础
一、刚（粘）塑性有限元法基本原理 刚（粘）塑性有限元法忽略了金属变形中的弹性效应，依据材料发生塑性变形时应满足的塑性力学基本方程，以速度场为基本量，形成有限元列式。这种方法虽然无法考虑弹性变形问题和残余应力问题，但可使计算程序大大简化。在弹性变形较小甚至可以忽略时，采用这种方法可达到较高的计算效率。 刚塑性有限元法的理论基础是Markov变分原理。根据对体积不变条件处理方法上的不同（如拉格朗日乘子法、罚函数法和体积可压缩法），又可得出不同的有限元列式，其中罚函数法应用比较广泛。根据Markov变分原理，采用罚函数法处理，并用八节点六面体单元离散化，则在满足边界条件、协调方程和体积不变条件的许可速度场中 对应于真实速度场的总泛函为： ∏≈∑π（ｍ）＝∏（１，２，…，ｍ）（１） 对上式中的泛函求变分，得： ∑＝０（２） 采用摄动法将式（２）进行线性化： ＝＋ Δｕ ｎ（３） 将式（３）代入式（２），并考虑外力、摩擦力在局部坐标系中对总体刚度矩阵和载荷列阵，通过迭代的方法，可以求解变形材料的速度场。 二、Deform-3d基本模拟功能 切削machining（cutting） 成形forming 模具应力分析die stress analysis 滚轧shap and ring rolling 热处理heat treatment 三、Deform-3d基本结构与方法 包括前处理程序（Pre-processor）、模拟程序（simulator）和后处理程序（Post Processor）。首先要在ＣＡＤ软件（如Pro/E、UG等）中进行实体造型，建立模具和坯料的实体信息并将其转换成相应的数据格式（STL）；然后在软件中设定变形过程的相应环境信息，进行网格剖分；再在应用软件上进行数值模拟计算；最后在后处理单元中将计算结果按需要进行输出。 事实上，由于设置了冷成形、工件材料、模具等信息后，环境条件几乎全是默认的。因此只要熟悉了操作步骤，严格按要求操作可以顺利完成预设置工作（pre-processor）；设置完成后，通过数据检查（check data）、创建数据库（generate data），将数据保存，然后关闭操作；开启模拟开关（switch simulation）、运行模拟程序（run simulation），进入模拟界面，模拟程序开始自动解算，在模拟解算过程中，可以打开模拟图表（simulation graphics）监视模拟解算进程，并进行图解分析，对变形过程、应力、应变、位移、速度等进行监视。 应用后处理器（post processor），分析演示变形过程，也可以打开动画控制开关（animation control），隐去工（模）具（single object mode），进行动画演示。并同时可以打开概要（summary）和图表（graph），对荷栽、应力、应变、位移和速度等进行详细分析。 四、软件安装 Deform-3d软件的安装，只要按提示操作，可以顺利完成安装。安装完成后，分别打开原始程序文件夹和已经安装好的程序文件夹，在原始文件夹中找到
deform材料数据
DEFORM?
材料试验 流动应力Flow Stress Describes a material’s resistance to being deformed or having its shape changed. A measure of the force needed to make the material flow or deform 摩擦Friction 损伤Damage
材料数据与模拟结果 应力Stress z 直接影响成形力Directly affects die loads z 直接影响模具的应力分布Directly affects die stresses z 对流动应力影响不大Little effect on general flow stress 加工硬化Work hardening behavior z 影响金属流动Affects flow behavior z 影响载荷，应力等Also affects loads, stresses, etc.
材料数据与模拟结果 软化Thermal softening behavior z影响金属的流动 Affects flow behavior –特别在热成形中，低温和高温合金Particularly in hot forming, light or high temp alloys –可能对温成形也有影响May have an influence on warm forming z对载荷的影响同应力Same effects on loads as stress
金属材料性能及国家标准
金属材料性能 为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。 ???? 材料的使用性能包括物理性能（如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等）、化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。 ???? 材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。 ???? （一）、机械性能 ???? 机械性能是指金属材料在外力作用下所表现出来的特性。 ??? 1 、强度：材料在外力（载荷）作用下，抵抗变形和断裂的能力。材料单位面积受载荷称应力。 ??? 2 、屈服点（бs ）：称屈服强度，指材料在拉抻过程中，材料所受应力达到某一临界值时，载荷不再增加变形却继续增加或产生 0.2%L 。时应力值，单位用牛顿 / 毫米 2 （ N/mm2 ）表示。 ??? 3 、抗拉强度（бb ）也叫强度极限指材料在拉断前承受最大应力值。单位用牛顿 / 毫米 2 （ N/mm2 ）表示。 ??? 4 、延伸率（δ）：材料在拉伸断裂后，总伸长与原始标距长度的百分比。 ?? 5、断面收缩率（Ψ）材料在拉伸断裂后、断面最大缩小面积与原断面积百分比。??? 6 、硬度：指材料抵抗其它更硬物压力其表面的能力，常用硬度按其范围测定分布氏硬度（ HBS 、 HBW ）和洛氏硬度（ HKA 、 HKB 、 HRC ） ??? 7 、冲击韧性（ Ak ）：材料抵抗冲击载荷的能力，单位为焦耳 / 厘米 2 （ J/cm 2 ） . （二）、工艺性能 ???? 指材料承受各种加工、处理的能力的那些性能。 8 、铸造性能：指金属或合金是否适合铸造的一些工艺性能，主要包括流性能、充满铸模能力；收缩性、铸件凝固时体积收缩的能力；偏析指化学成分不均性。 9 、焊接性能：指金属材料通过加热或加热和加压焊接方法，把两个或两个以上金属材料焊接到一起，接口处能满足使用目的的特性。 10 、顶气段性能：指金属材料能承授予顶锻而不破裂的性能。 11 、冷弯性能：指金属材料在常温下能承受弯曲而不破裂性能。弯曲程度一般用弯曲角度α（外角）或弯心直径 d 对材料厚度 a 的比值表示， a 愈大或 d/a 愈小，则材料的冷弯性愈好。 12 、冲压性能：金属材料承受冲压变形加工而不破裂的能力。在常温进行冲压叫冷冲压。检验方法用杯突试验进行检验。 13 、锻造性能：金属材料在锻压加工中能承受塑性变形而不破裂的能力。 （三）、化学性能 ???? 指金属材料与周围介质扫触时抵抗发生化学或电化学反应的性能。 14 、耐腐蚀性：指金属材料抵抗各种介质侵蚀的能力。 15 、抗氧化性：指金属材料在高温下，抵抗产生氧化皮能力。 >> 返回 金属材料的检验
DEFORM-3D基本操作入门
DEFORM-3D基本操作入门 QianRF 前言 有限元法是根据变分原理求解数学物理问题的一种数值计算方法。由于采用类型广泛的边界条件，对工件的几何形状几乎没有什么限制和求解精度高而得到广泛的应用。有限元法在40年代提出，通过不断完善，从起源于结构理论、发展到连续体力学场问题，从静力分析到动力问题、稳定问题和波动问题。随着计算机技术的发展与应用，为解决工程技术问题，提供了极大的方便。 现有的计算方法（解析法、滑移线法、上限法、变形功法等）由于材料的本构关系，工具及工件的形状和摩擦条件等复杂性，难以获得精确的解析解。所以一般采用假设、简化、近似、平面化等处理，结果与实际情况差距较大，因此应用不普及。 有限元数值模拟的目的与意义是为计算变形力、验算工模具强度和制订合理的工艺方案提供依据。通过数值模拟可以获得金属变形的规律，速度场、应力和应变场的分布规律，以及载荷-行程曲线。通过对模拟结果的可视化分析，可以在现有的模具设计上预测金属的流动规律，包括缺陷的产生（如角部充不满、折叠、回流和断裂等）。利用得到的力边界条件对模具进行结构分析，从而改进模具设计，提高模具设计的合理性和模具的使用寿命，减少模具重新试制的次数。通过模具虚拟设计，充分检验模具设计的合理性，减少新产品模具的开发研制时间，对用户需求做出快速响应，提高市场竞争能力。 一、刚（粘）塑性有限元法基本原理 刚（粘）塑性有限元法忽略了金属变形中的弹性效应，依据材料发生塑性变形时应满足的塑性力学基本方程，以速度场为基本量，形成有限元列式。这种方法虽然无法考虑弹性变形问题和残余应力问题，但可使计算程序大大简化。在弹性变形较小甚至可以忽略时，采用这种方法可达到较高的计算效率。 刚塑性有限元法的理论基础是Markov变分原理。根据对体积不变条件处理方法上的不同（如拉格朗日乘子法、罚函数法和体积可压缩法），又可得出不同的有限元列式 其中罚函数法应用比较广泛。根据Markov变分原理，采用罚函数法处理，并用八节点六面体单元离散化，则在满足边界条件、协调方程和体积不变条件的许可速度场中 对应于真实速度场的总泛函为： ∏≈∑π（ｍ）＝∏（１，２，…，ｍ）（１） 对上式中的泛函求变分，得： ∑＝０（２） 采用摄动法将式（２）进行线性化： ＝＋ Δｕ ｎ（３）
金属材料的使用性能
金属材料的使用性能 1. 密度(比重):材料单位体积所具有的质量，即密度＝质量/体积，单位为g/cm3。 2. 力学性能: 金属材料在外力作用下表现出来的各种特性，如弹性、塑性、韧性、强度、硬度等。 3. 强度: 金属材料在外力作用下抵抗变形和断裂的能力。屈服点、抗拉强度是极为重要的强度指标，是金属材料选用的重要依据。强度的大小用应力来表示，即用单位面积所能承受的载荷(外力)来表示。 4. 屈服点: 金属在拉力试验过程中，载荷不再增加，而试样仍继续发生变形的现象，称为“屈服”。产生屈服现象时的应力，即开始产生塑性变形时的应力，称为屈服点，用符号σs表示，单位为MPa。 5. 抗拉强度: 金属在拉力试验时，拉断前所能承受的最大应力，用符号σb表示，单位为MPa。 6. 塑性: 金属材料在外力作用下产生永久变形(去掉外力后不能恢复原状的变形)，但不会被破坏的能力。 7. 伸长率: 金属在拉力试验时，试样拉断后，其标距部分所增加的长度与原始标距长度的百分比，称为伸长率。用符号δ，%表示。伸长率反映了材料塑性的大小，伸长率越大，材料的塑性越大。 8. 韧性: 金属材料抵抗冲击载荷的能力，称为韧性，通常用冲击吸收功或冲击韧性值来度量。 9. 冲击吸收功: 试样在冲击载荷作用下，折断时所吸收的功。用符号A?k表示，单位为J 。 10. 硬度: 金属材料的硬度，一般是指材料表面局部区域抵抗变形或破裂的能力。根据试验方法和适用范围的不同，可分为布氏硬度和洛氏硬度等多种。布氏硬度用符号HB表示：洛氏硬度用符号HRA、HRB或HRC表示。 部分常用钢的用途 (一)各牌号碳素结构钢的主要用途: 1.牌号Q195，含碳量低，强度不高，塑性、韧性、加工性能和焊接性能好。用于轧制薄板和盘条。冷、热轧薄钢板及以其为原板制成的镀锌、镀锡及塑料复合薄钢板大量用用屋面板、装饰板、通用除尘管道、包装容器、铁桶、仪表壳、开关箱、防护罩、火车车厢等。盘条则多冷拔成低碳钢丝或经镀锌制成镀锌低碳钢丝，用于捆绑、张拉固定或用作钢丝网、铆钉等。 2.牌号Q215，强度稍高于Q195钢，用途与Q195大体相同。此外，还大量用作焊接钢管、镀锌焊管、炉撑、地脚螺钉、螺栓、圆钉、木螺钉、冲制铁铰链等五金零件。