玻璃成形工藝數(shù)值模擬工具DEFORM及其應(yīng)用

晏建軍

一、玻璃成形工藝的工業(yè)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(tài)下進行成形，重力也將對其成形結(jié)果產(chǎn)生影響。與其他工業(yè)產(chǎn)品成形類似，玻璃的成形在成形工藝及模具設(shè)計不合理的情況下，仍然會產(chǎn)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(nèi)企業(yè)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(jīng)驗進行大量的實際試驗，這種方法的弊端在于對工程師經(jīng)驗依賴性大，經(jīng)驗又難以快速進行有效的積累和傳承，多次試驗使得產(chǎn)品的生產(chǎn)周期長，成本增加，質(zhì)量不高。因此，企業(yè)需要一種有效地工具來面臨挑戰(zhàn)，專業(yè)材料成形工藝數(shù)值模擬工具 DEFORM可以應(yīng)對這些難題。

二、材料成形工藝數(shù)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(jì) 80年代初期，美國 Battelle研究室在美國空軍基金的資助下開發(fā)了用于塑性加工過程模擬的有限元程序 ALPID，后來開發(fā)人員對程序進行了逐漸完善，并采用 Motif界面設(shè)計工具，將程序發(fā)展成為商品化的軟件 DEFORM（DesignEnvironment for Forming）。經(jīng)過 30余年的發(fā)展，DEFORM已經(jīng)成為材料成形領(lǐng)域著名的工藝數(shù)值模擬軟件。

DEFORM是一套基于有限元的工藝仿真系統(tǒng)，用來分析變形、傳熱和熱處理之間復(fù)雜的相互作用，常被用于分析金屬、玻璃及聚合物的成形現(xiàn)象。系統(tǒng)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(yīng)進行大變形計算。……