玻璃成形工藝數值模擬工具DEFORM及其應用

晏建軍

一、玻璃成形工藝的工業需求

以汽車用玻璃為主的玻璃成形工藝包括落模成形、熱彎成形、模壓成形、輥壓成形及玻璃面板熱加等。這些工藝過程中，具有熱粘彈塑性特性的玻璃在高溫接近軟化狀態下進行成形，重力也將對其成形結果產生影響。與其他工業產品成形類似，玻璃的成形在成形工藝及模具設計不合理的情況下，仍然會產生成形缺陷，如貼膜不緊、形狀未完全成形和表面裂紋等。目前國內企業在面臨這些問題時大多采用試錯法，也就是完全憑工程師經驗進行大量的實際試驗，這種方法的弊端在于對工程師經驗依賴性大，經驗又難以快速進行有效的積累和傳承，多次試驗使得產品的生產周期長，成本增加，質量不高。因此，企業需要一種有效地工具來面臨挑戰，專業材料成形工藝數值模擬工具 DEFORM可以應對這些難題。

二、材料成形工藝數值模擬工具 DEFORM

DEFORM源自塑性有限元程序 ALPID（Analysis ofLarge Plastic Incremental Deformation）。在 20世紀 80年代初期，美國 Battelle研究室在美國空軍基金的資助下開發了用于塑性加工過程模擬的有限元程序 ALPID，后來開發人員對程序進行了逐漸完善，并采用 Motif界面設計工具，將程序發展成為商品化的軟件 DEFORM（DesignEnvironment for Forming）。經過 30余年的發展，DEFORM已經成為材料成形領域著名的工藝數值模擬軟件。

DEFORM是一套基于有限元的工藝仿真系統，用來分析變形、傳熱和熱處理之間復雜的相互作用，常被用于分析金屬、玻璃及聚合物的成形現象。系統具有剛粘塑性及粘彈塑性算法，并同時耦合熱分析，其有限單元采用 Lagrangian算法并通過單元自適應進行大變形計算。……