HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG PHẦN MỀM DEFORM 3D

DEFORM là một phần mềm tính toán mô phỏng quá trình dựa trên phương pháp phần tử

hữu hạn (FEM) nhằm phân tích các quá trình tạo hình và sử lí nhiệt khi tạo hình kim loại và các

công nghệ liên quan. Bằng việc mô phỏng quá trình sản xuất trên máy tính, đây là công cụ tiên

tiến cho phép nhà thiết kế và kĩ sư:

Kiểm nghiệm các điều kiện trên máy tính mà không cần có nhà xưởng (workshop),

Dễ dàng, nhanh chóng với các giả lập “Nếu-thì”.

Cải thiện việc thiết kế dụng cụ và khuôn mẫu nhằm hạ giá thành sản phẩm, tiết kiệm vật liệu.

Rút ngắn thời gian tung sản phẩm mới ra trường.

Các sản phẩm của hệ thống DEFORM

1. DEFORM -2D (2D)

Sử dụng trên nền UNIX/LINUX (HP, DEC, LINUX) và chạy rất tốt với máy tính cá nhân

trên nền các window XP/Vista. Có khả năng giải cho mô hình biến dạng phẳng hoặc các chi tiết

đối xứng với một mô hình 2 chiều.

2. DEFORM-3D (3D)

Sử dụng trên nền UNIX/LINUX (HP, DEC, LINUX) và cũng chạy rất tốt với máy tính cá

nhân trên nền các window XP/Vista. DEFORM-3D có khả năng giải được các bài toán phức tạp

với mô hình 3 chiều và các đặc tính dòng chảy. Nó rất lý tưởng để giải cái bài toán phức tạp khi

bài toán đó không hề đơn giản với mô hình 2 chiều.

3. DEFORM -F2 (2D)

Chạy trên nền các máy tính cá nhân cài đặt Windows XP/Vista. Có khả năng giải các bài

toán với mô hình 2 chiều đối xứng hoặc biến dạng phẳng. Rất thuận lợi để giải với các công

đoạn từ nhỏ đến trung bình trong mô hình phần tử hữu hạn.

4. DEFORM –F3 (3D)

Chạy trên nền các máy tính cá nhân cài đặt Windows XP/Vista. Giải rất tốt trong mô hình 3

chiều vơí các bài toán tạo hình ở trại thái thường, ấm và nóng.

5. DEFORM –HT

Là chương trình phụ trợ cho DEFORM-2D và DEFORM-3D. Nhờ việc bổ xung cho các mô

hình biến dạng, DEFORM-HT có thể mô hình hoá các ảnh hưởng của xử lí nhiệt gồm có độ

cứng, cỡ hạt của tổ chức kim loại, biến dạng, ứng suất dư, và hàm lượng các bon.Trang 1

Một số sản kết quả mô phỏng sử dụng phần mềm DeForm

Trang 2

Các tính năng:

Về biến dạng.

Mô hình gồm biến dạng và truyền nhiệt cho mô phỏng các quá trình tạo hình trong điều

kiện nguội, ấm, hoặc nóng.

Cơ sở dữ liệu về vật liệu phong phú với nhiều hợp kim phổ biến bao gồm các loại thép,

nhôm, titan, hợp kim chịu nhiệt cao.

Người sử dụng có thể đưa vào mô hình vật liệu cho loại vật liệu bất kì không có trong thư

viện vật liệu của chương trình.

Cho thông tin về loại vật liệu, khuôn, tải, ứng suất từ khuôn, độ hạt, các yếu tố ảnh hưởng

và phá huỷ dẻo.

Các mô hình vật liệu cứng tuyệt đối, dẻo và dẻo nhớt, được coi là các mô hình vật liệu lí

tưởng cho biến dạng lớn.

Mô hình vật liệu đàn-dẻo cho các bài toán ứng suất dư và đàn hồi.(2D, 3D).

Trang 3

Mô hình vật liệu xốp (porous material) cho mô hình biến dạng của sản phẩm luyện kim

bột. (2D, 3D ).

Tích hợp các mô hình thiết bị tạo hình với các loại máy nén thuỷ lực , búa, máy nén vít

ve, máy nén cơ học.

Người dùng viết chương trình con cho mô hình vật liệu, mô hình ứng suất, phá huỷ tiêu

chuẩn và các hàm khác (2D, 3D).

FLOWNET (2D, 3D) và dò điểm (ở tất cả các sản phẩm) cho những vật liệu quan trọng

theo thông tin.

Vẽ đồ thị về nhiệt độ, ứng suất, biến dạng, phá huỷ và các biến số đơn giản khác trong

phần xuất kết quả.

Tự động đặt điều kiện tiếp xúc ngay trong phần chia lưới

Có khả năng phân tích biến dạng đa khối cho nhiều phôi và phân tích ứng suất của cặp

khuôn (2D, 3D)

Các mô hình đứt gãy ban đầu và nứt lan truyền dựa trên những thông số phá huỷ quen

thuộc cho phép mô hình hoá nguyên công cắt, đột dập, khoan, bào (2D, 3D).

Về xử lí nhiệt: Mô phỏng quá trình thường hoá, ram, tôi…

Các bước cơ bản trong bài toán mô phỏng số:

Trang 4

1. Mô hình hình học:

Từ yêu cầu kích thước của sản phẩm-> đưa ra các khuôn mẫu, dụng cụ gia công, phôi thích

hợp cho quá trình tạo hình. Các mô hình hình học (gọi là mô hình vì nó là ảo, không có thực) có

thể xây dựng trên các phần mềm khác như solidwork, Catia.. và lưu dưới đuôi *STL sau đó nhập

vào DeForm để thiết lập mô hình bài toán.

2. Mô hình vật liệu.

Mô hình vật liệu(Material Model-MM) cho các đối tượng được nhập vào DEFORM. Đối với

những loại vật liệu phổ biến, thì MM có sẵn trong thư viện của phần mềm và chỉ việc chọn và

đưa vào sử dụng. Đối với mỗi loại vật liệu mới, MM phải tự xây dựng và đưa vào như là một

điều kiện bắt buộc. Thư viện vật liệu của phần mềm được trình bày như hình bên dưới

Trang 5

Thông tin về vật liệu

Trang 6

3. Chia lưới cho các đối tượng trong DEFORM (Meshing)

Sau khi nhập các đối tượng vào trong DEFORM cần chia lưới hữu hạn cho các đối tượng ấy.

Tức là chia đối tượng lớn thành các phần tử nhỏ (element) với số lượng hữu hạn. Số phần tử của

một đối tượng ảnh hưởng rất nhiều đến độ chính xác của bài toán và thời gian giải. Do đó tùy

vào từng bài toán, vị trí của từng vùng trên đối tượng... mà lấy số phần tử cho phù hợp (cái này

tùy thuộc vào kinh nghiệm và trực quan của người dùng).

Phần tử ở đây có nhiều dạng nhưng thông thường phổ biến loại phần tử khối sáu mặt

(hexahedral) và khối bốn mặt (Tetrahedral).

4. Điều kiện biên

Đây là các điều kiện để gia công tạo hình vật liệu, xử lí nhiệt cho vật liệu... như ma sát, điều

kiện công nghệ (lực, tốc độ biến dạng, tố độ dụng cụ...), điều kiện nhiệt... đặt vào bài toán sao

cho gần với thực tế nhất.

Các bài toán khác nhau sẽ có điều kiện biên khác nhau.

Đây cũng là bước rất quan trọng trong bài toán mô phỏng vì người làm phải hiểu biết, nắm rõ

được công nghệ mới đặt được điều kiện biên chính xác.

5. Giải bài toán

Sau khi thực hiện xong các phần tiền xử lí (pre-processor) 1-2-3-4, cần phải xuất ra một file

để làm đầu vào cho phần mềm tự giải.

Thời gian giải bài toán có thể chỉ mấy phút, có thể mấy giờ, có thể cả tuần hoặc lâu hơn phụ

thuộc vào số lượng phần tử, quy mô bài toán, phần cứng của máy tính.

Trang 7

(Để giảm thiểu thời gian giải và tài nguyên của máy tính cho việc giải bài toán người ta đã

xây dựng các phần mềm để tối ưu việc chia lưới, theo đó những vùng được coi là quan trọng sẽ

chia lưới dày hơn những vùng kém quan trọng).

6. Kiểm tra kết quả

Sau khi giải xong bài toán, phần hậu xử lí (Post-Processor) là kiểm tra kết quả. Nếu tất cả các

bước 1-2-4 đã chính xác mà kết quả xa với thực tế thì do vấn đề chia lưới quá thô, do đó cần chia

lại lưới và giải lại.

a. Bắt đầu 1 bài toán.

Vào file, chọn new problem

Nhấn Next để tiếp tục và lựa chọn như hình dưới

Trang 8

Tiếp tục nhấn Next và chọn tên bài toán của mình( ví dụ chọn là A1) sau đó nhấn Finish.

Giao diện màn hình có dạng như sau:

Nhấp vào biểu tượng nhỏ phía trên bên phải, cạnh biểu tượng -Z để tiếp tục

Khi simulation controls xuất hiện chọn như hình bên dưới

Trang 9

Các bạn cũng có thể chọn hệ đơn vị là SI.

Tiếp tục chọn Step để cài đặt số bước thực hiện

b. Nhập hình dạng của phôi và dụng cụ.

Trên operation đã có sẵn workpiece dấu + nhỏ ngay phía dưới để add thêm chày ép và

khuôn ép, có thể thay đổi tên cho dụng cụ hoặc phôi tại object name

Trang 10

Tiếp tục nhấn vào work piece, nhấn vào Geometry để tải hình dạng của phôi, nhấn vào

import geometry chọn vào thư mục deform/v 6_1/Labs để chọn hình dạng theo tên của chúng

dưới dạng đuôi STL, ví dụ ta nhấn chọn Tool_wear_lab1_workpiece cho Workpiece. Tương tự

cho Top Die và Bottom die.

c. Chia lưới.

Nhấn vào Mesh và chọn Workpiece, chọn như hình bên dưới:

Nhấn generate Mesh để kiểm tra (xác nhận).

Trang 11

Tương tự với Topdie.

d. Xác định vật liệu.

Chọn General, chọn vào phôi và chọn vào biểu tượng khối hộp nhỏ phía dưới (bên cạnh

Temperature) và tải vật liệu cho phôi là AISI 1035(1650-2200F) (sau khi nhấp vào steel)

Tương tự chọn cho chày ép là AISI H_13(sau khi chọn Die material)Trang 12

e. Xác định nhiệt độ ban đầu

Nhấn Assign temperature để đặt chế độ nhiệt độ chọn nhiệt độ cho phôi là 1700F, chày là 68F.

f. Xác định đối xứng hình học

Vào lại Geometry và chọn vào Symmetry Surface.

Lựa chọn các mặt đối xứng và nhấn vào biểu tượng Add

Thao tác này chỉ áp dụng cho Bottom Die thôi vì nó không được chia lưới.

Còn phôi và chày ép được lấy đối xứng bằng việc nhấn vào work piece và chọn Bdry.cnd nhấp

mặt đối xứng và chọn biểu tượng có dấu + .

Tương tự cho chày ép.

Trang 13

g. Truyền nhiệt

Chọn vào phôi , chọn tiếp Bdry.cnd, nhấn vào Heat exchange , chọn mặt truyền nhiệt và nhấn +

Tương tự với chày ép.

h. Quan hệ giữa các đối tượng

Lựa chọn biểu tượng có hai hình hộp nhỏ (phía trên)

Và nhấn yes sẽ xuất hiện một hộp thoại

Trang 14

Vào edit để sửa lại như hình dưới đây :

Sau đó nhấn Close, nhấn Apply to other relation, nhấn Generate All

Trang 15

Các quan hệ ma sát sẽ được sáng ở các biên của phôi và chày

i. Xác định độ cứng cho vật liệu

Chọn topdie và nhấn vào Advanced, chọn Elemen data, chọn hardness thay 0 bằng 55

Trang 16

j. Xác định chuyển động cùa chày.

Chọn Top die và nhấn vào Movement và lựa chọn như hình bên dưới:

k. Tổng hợp đầu vào và chạy mô phỏng

Nhấn biểu tượng nhỏ màu xanh phía trên cùng để tổng hợp đầu vào, nhấn check

Và Generate. Nhấn OK. Nhấn biểu tượng màu nâu phía trên để exit khỏi pre processor.

Trang 17

l. Chạy mô phỏng và lấy kết quả

Sau khi exit giao diện màn hình sẽ xuất hiện file A1.DB. Nhấn vào Run để chạy mô phỏng.

Một vài kết quả thu được

Trang 18