Deform-3D 軟件是國際上最為實用的金屬塑性成形體積成形有限元分析軟件，這也是該軟件有別其他特色之處。Deform-3D 軟件不僅可對鍛件的二維、三維塑性成形過程進行模擬，還具有自動再劃分網(wǎng)格技術(shù)和后處理時可視化的操作。Deform-3D 軟件將其鍛造過程和計算機緊密的結(jié)合起來，使工業(yè)化的機械加工進一步完善模擬和發(fā)展。

鍛壓現(xiàn)場實驗的基礎(chǔ)上，利用 Deform-3D 軟件對鍛造過程中的溫度場和尺寸應變場進行模擬。并通過該模擬充分顯示了鍛件溫度和尺寸變化。Deform-3D軟件對鍛造過程仿真的流程圖如圖 4-1 所示：

(1)

分析模型：針對鍛造過程中的鍛件溫度和尺寸的變化進行分析時，考慮到環(huán)境影響和塑性做功的影響，進而基于熱傳導方程和材料的力學原理建立有限元的模型。Deform-3D 是以修正的拉格朗日定理為理論依據(jù)，利用剛塑性有限元法對鍛造過程進行有限元分析。鍛件材料模型尤為重要的，鍛件材料模型包括剛性材料模型，塑性材料模型，多孔材料模型，彈性材料模型。

(2)

離散化：離散化是將鍛件變形從空間上特定的力學和溫度邊界等條件下分解成許多的小單元模塊來進行分析。根據(jù)需要將鍛件進行六面體或四面體的網(wǎng)格劃分，但由于四面體網(wǎng)格比六面體網(wǎng)格更容易實現(xiàn)。Deform-3D 軟件一般的采用四面體網(wǎng)格進行劃分，該四面體網(wǎng)格可根據(jù)鍛件空間的大小自行設(shè)定，并進行相關(guān)特殊的網(wǎng)格關(guān)系處理。例如當鍛件的尺寸變化超出單元尺寸設(shè)定值時，Deform-3D 軟件憑借很強的自我重劃分功能，對鍛件進行自我重新劃分，但在同類軟件中，Deform-3D軟的自我重劃分件對鍛件損傷情況是最小的。

(3)

微單元的分析：在鍛造過程中鍛件溫度和形變并非是均勻的，且兩者之間的相互變化關(guān)系也是非線性的，且不易分析。因此通過對鍛件離散化的微分單元進行相應的關(guān)系構(gòu)造，就能夠?qū)﹀懠懺爝^程中整體鍛件的關(guān)系進行評估。Deform-3D軟件常用求解方法有兩種：共軛梯度法和稀疏矩陣法。一般對于在溫度影響下的鍛件尺寸形變或純溫度變化，可使用稀疏矩陣法進行分析求解。在鍛造過程中鍛件與砧子之間運動都適合于該特點。因此本文采用的是軟件的稀疏矩陣法求解器。

(4)

相關(guān)條件：在鍛造過程中，無論對于鍛件的描述，還是有限元數(shù)值模擬方法的求解都需進行相應的邊界條件描述。因此，Deform-3D 軟件中也需進行相應設(shè)定。 鍛件溫度場的邊界條件：首先要通過邊界條件的指定項對鍛件的邊界面進行選取。其次，在 Deform-3D 軟件中，可通過模擬控制中程序條件的環(huán)境溫度和對流系數(shù)進行設(shè)定來解決熱對流的影響，并且也可對材料模型熱傳導項中的輻射系數(shù)進行設(shè)定，以解決熱輻射的影響。鍛件熱導率和比熱容也可在材料模型熱傳導項中進行設(shè)定。

功能換系數(shù)：在鍛件鍛造的瞬時情況下，功能系數(shù)通過以上數(shù)學模型計算被取為一個相應的常數(shù)。在 Deform-3D軟件中，功能換系數(shù)一般通過在模擬控制程序條件下常數(shù)項進行設(shè)定。 

接觸邊界：在鍛造過程中，鍛件的接觸問題有兩種：剛體-塑性體、塑性體-塑體。而在熱態(tài)鍛件成形時要將鍛件視為塑性柔體，砧子作為剛體。剛體和塑性體兩種不同材料的接觸，僅限于表面作用力下的接觸，而且相互作用的兩種材料不會出現(xiàn)相互滲漏現(xiàn)象。在 Deform-3D 中接觸邊界可通過邊界條件和物體內(nèi)部參數(shù)的設(shè)定來解決鍛件實際加工中的作用接觸問題。

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