一种基于deform的损伤仿真模拟方法技术

本发明专利技术公开了一种基于deform的损伤仿真模拟方法，包括以下步骤：根据不同温度和拉伸速度下的应力应变曲线、断裂应变的实验数据建立宏观流动应力本构模型；结合材料的弹性参数和热性能参数的基本属性，建立基于Deform的材料库；建立预测锻造热成形过程的损伤预测模块，依据获得的温度和应变速率对断裂时应变的影响数据建立韧性断裂准则模型，预测锻造过程中的温度、应变速率以及成形过程的断裂。应变速率以及成形过程的断裂。应变速率以及成形过程的断裂。

【技术实现步骤摘要】
一种基于deform的损伤仿真模拟方法


[0001]本专利技术涉及金属塑性成形中高强铝合金高温锻造成形的损伤仿真模拟
，尤其涉一种基于deform的损伤仿真模拟方法。

技术介绍

[0002]高强铝合金即使在高温下的塑性得到改善，但在成形过程中依然容易产生断裂缺陷，直接造成零件报废，造成研发的浪费也增加了研发时间。而不同的材料塑性极限不同，所以不同材料在同一工艺条件下生产，其成形过程中的断裂情况也不同，提前预知材料是成形过程中产生的断裂对企业实际生产活动很有必要。因此，准确仿真模拟金属塑性成形过程中的断裂情况对于模具和工艺设计具有重要的意义。
[0003]目前主要的模拟金属塑性成形过程中断裂损伤的软件为DYNAFORM和DEFORM，其内置多个韧性断裂准则，用户需要输入相关的材料参数和临界损伤系数，软件自动通过模拟计算损伤值。但是系统自带的韧性断裂准则具有片面性，不足以描述高温锻造领域下所有成形过程的破裂情况。目前针对韧性断裂准则，科研人员研究出来一系列基于经典韧性断裂准则的修正模型更加适合于特定情况下的断裂描述，而针对高温条件下的锻造成形，DYNAFORM和DEFORM无法很好的处理新的断裂模型，需要复杂的编程来实现(冯玮,华林,韩星会,等.一种20CrMnTiH钢热变形过程微观组织演化规律的预测方法:.)。而通过deform的二次开发实现破裂的仿真则更加简单灵活(付秀丽.Method forjudging thickness of DEFORM
‑
3D simulation turning surface grain refinement layer:,2015.)。

技术实现思路

[0004]针对以上不足，本专利技术的目的在于提供一种基于deform二次开发模拟锻造成形破裂的仿真方法，一种包含温度和应变率对成形过程断裂影响的预测方法根据不同情况，将温度和速度考虑进韧性断裂准则中，提高仿真模拟的准确性。
[0005]本专利技术至少通过如下技术方案之一实现。
[0006]一种基于deform的损伤仿真模拟方法，包括以下步骤：
[0007]根据不同温度和拉伸速度下的应力应变曲线、断裂应变的实验数据建立宏观流动应力本构模型；
[0008]结合材料的弹性参数和热性能参数的基本属性，建立基于Deform的材料库；
[0009]依据获得的温度和应变速率对断裂时应变的影响数据建立韧性断裂准则模型，建立预测锻造热成形过程的损伤预测模块，预测锻造过程中断裂是否产生。
[0010]进一步地，所述损伤预测模块用于判断锻造过程中是否产生断裂及产生的断裂位置，具体包括：
[0011]判断锻件是否正在发生变形，即判断应变率是否小于或等于0，当应变率小于或等于0，结束损伤计算；
[0012]当损伤模块开始计算时，判断应力是否小于0，应力小于0，结束损伤计算，以此判
断锻造过程是否结束；
[0013]当损伤模块开始计算时，若应变率大于0且应力σ大于0，开始损伤计算，损伤值计算依据韧性断裂准则计算；
[0014]计算完成后返回损伤值DAMG到主程序，存入数据文件中；
[0015]依据材料的尺寸、成形工艺、建立模拟仿真的有限元模型，
[0016]将有限元模型导入Deform前处理模块进行装配，并设置材料类型，模拟类型、网格划分、本构模型、断裂准则、屈服准则，温度、运动放向等工艺参数设置，设置完成后保存生成DB文件；
[0017]在simulator模块运算求解，在后处理分析模块加载求解结果，分析金属流动规律、损伤情况以及温度变化情况。
[0018]进一步地，所述参数包括材料本构模型参数、断裂准则参数、模拟控制过程的参数、模具运动速度及方向、装配关系、网格划分数量、材料初始温度的相关参数。
[0019]进一步地，设置参数时关于损伤断裂准则的部分需要选择对应开发模型的编号。
[0020]进一步地，韧性断裂准则公式为：
[0021][0022][0023]其中，ε
f
为断裂时的真应变，σ
*
为最大主应力，为等效应力，T为温度，为应变速率，表示等效应变，D为损伤因子，为阻尼系数关于温度T和应变率的函数，m1为温度对损伤因子的影响因子，m2为应变率对损伤断裂的影响因子，A、B为材料系数。
[0024]进一步地，计算损伤值时的温度为积分点的温度，利用节点温度求出积分点温度。
[0025]进一步地，积分点温度记为T；
[0026][0027]其中，TEMPE(1)、TEMPE(2)、TEMPE(3)、TEMPE(4)、TEMPE(5)、TEMPE(6)、TEMPE(7)、TEMPE(8)表示使用公共区域命令引用公共变量节点温度的8个值。
[0028]进一步地，所述本构模型为：
[0029][0030]其中是应变速率，R是气体常数，T是绝对温度，Q是热变形过程中的激活能，σ是给定应变值条件下对应的的流动应力值，A、α和n均为实验中需要测得的材料常数。
[0031]进一步地，在对模型进行预测之前，先依据材料的尺寸、成形工艺、建立模拟仿真的有限元模型，对模型进行网格划分，定义模型初始温度。
[0032]进一步地，设置模拟方式为热传递，撒热方式为自由散热。
[0033]与现有的技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0034]与系统本身自带的韧性断裂准则相比，本专利技术考虑了温度和速度对高温锻造过程中断裂的影响，使用该断裂准则能提高仿真模拟分析的准确性，避免实际生产过程不必要的工艺参数实验，为模具、零部件的设计优化提供相关的理论基础。
附图说明
[0035]图1为实施例1损伤结果图；
[0036]图2为实施例2损伤结果图；
[0037]图3为实施例3损伤结果图；
[0038]图4有限元理论设计损伤预测的二次开发子程序流程图；
[0039]图5实施例一种基于deform的损伤仿真模拟方法的流程图。
具体实施方式
[0040]下面结合附图和具体实例对本专利技术进一步的说明，本专利技术之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本专利技术的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本专利技术保护范围的限制。
[0041]本专利技术的一种基于deform的损伤仿真模拟方法，包括以下步骤：
[0042]首先是通过相应CAD相应三维软件获得三维模型，导出stl格式，通过deform导入stl格式的三维模型，其中断裂准则的选取应该选择二次开发对应的编号；其次采用Fortran语言进行二次开发编译后生成DEF_SIM_64.exe文件替换安装目录下3D文件夹下的DEF_SIM_64.exe文件，该程序会自动读取断裂准则计算所需要的数据，计算完成再通过return语句将损伤值返回给主程序以供后处理显示，其中在二次开发过程中开发的韧性断本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于deform的损伤仿真模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：根据不同温度和拉伸速度下的应力应变曲线、断裂应变的实验数据建立宏观流动应力本构模型；结合材料的弹性参数和热性能参数的基本属性，建立基于Deform的材料库；依据获得的温度和应变速率对断裂时应变的影响数据建立韧性断裂准则模型，建立预测锻造热成形过程的损伤预测模块，预测锻造过程中断裂是否产生。2.根据权利要求1所述的一种基于deform的损伤仿真模拟方法，其特征在于，所述损伤预测模块用于判断锻造过程中是否产生断裂及产生的断裂位置，具体包括：判断锻件是否正在发生变形，即判断应变率是否小于或等于0，当应变率小于或等于0，结束损伤计算；当损伤模块开始计算时，判断应力是否小于0，应力小于0，结束损伤计算，以此判断锻造过程是否结束；当损伤模块开始计算时，若应变率大于0且应力σ大于0，开始损伤计算，损伤值计算依据韧性断裂准则计算；计算完成后返回损伤值DAMG到主程序，存入数据文件中；依据材料的尺寸、成形工艺、建立模拟仿真的有限元模型，将有限元模型导入Deform前处理模块进行装配，并设置材料类型，模拟类型、网格划分、本构模型、断裂准则、屈服准则，温度、运动放向等工艺参数设置，设置完成后保存生成DB文件；在simulator模块运算求解，在后处理分析模块加载求解结果，分析金属流动规律、损伤情况以及温度变化情况。3.根据权利要求1所述的一种基于deform的损伤仿真模拟方法，其特征在于，所述参数包括材料本构模型参数、断裂准则参数、模拟控制过程的参数、模具运动速度及方向、装配关系、网格划分数量、材料初始温度的相关参数。4.根据权利要求1所述的一种基于deform的损伤仿真模拟方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周麟木，张赛军，张首冠，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：