Deform实验报告镦粗报告.docx
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Deform实验报告镦粗报告
实验报告
实验名称EFORM-3D镦粗仿真实验
实验课程锻造工艺及模具设计
指导教师
专业班级
姓名
学号
成绩
2013年4月1日
实验一DEFORM-3D镦粗仿真实验
1实验目的与内容
1.1实验目的
通过DEFORM软件平台实现镦粗过程的仿真模拟实验。
了解材料在不同工艺条件下的变形流动情况，熟悉镦粗变形工艺特点。
掌握圆柱体镦粗过程的应力应变场分布特点。
1.2实验内容
运用DEFORM模拟如图1所示的圆柱坯压缩过程。
图1镦粗实验模型
（一）工艺条件
上模：
Φ200×50，刚性材料，初始温度200℃；
下模：
200×200×40。
工件：
16钢，尺寸如表1所示。
表1
实验参数
序号
圆柱体直
圆柱体高
摩擦系数，
加热温
锤头运动速度，
镦粗行程
径，mm
度，mm
滑动摩擦
度℃
mm/s
1
80
150
0
900
500
40
2
80
150
0.2
1200
500
40
3
80
250
0
900
500
40
4
80
250
0.2
1200
500
40
（二）实验要求
（1）运用三维如阿健绘制各模具部件及棒料的三维造型，以
stl
格式输出；
（2）设计模拟控制参数；
（3）DEFORM前处理与运算；
（4）DEFORM后处理，观察圆柱体压缩变形过程，载荷曲线图；
（5）比较方案1与2、3与4、1与3和2与4的模拟结果，找出圆柱体变形后的形状差别，说明原因；
（6）提交分析报告及分析日志文件（log）。
2实验过程
1）建模
通过UG将压缩的模型绘制出来，分别为坯料圆柱直径80mm高150mm和圆柱直径80mm高250mm,并将它们各自的三部分分别导出为stl格式，并保存。
2）镦粗模拟
a.打开一个deform软件，新建一个文件。
（Insertobject）添加坯料
Workpiece，上模TopDie，下模BottomDie，并导入相应的之前保存的stl格式文件（Import）；
b.修改坯料的General，其中设定ObjectType为plastic，AssignTemperature为给定的900/1200；（Mesh）将坯料分为20000/40000份，并预览（Preview），GeneralMesh；选择坯料的材料（Material）为16号钢；在Property中计算坯料的体积，选择自动计算（Active）;
c.修改TopDie的General，其中设定ObjectType为Rigid，AssignTemperature为200；设定其Movement速度为500in/sec;
d.设定BottomDie的General，其中设定ObjectType为Rigid，AssignTemperature为200；
e.设定SimulationControl中的Units为SI，Step中的StartingStepNumber
为-1，NumberofSimulationSteps为40，StepIncrementtoSave为1，PrimaryDie
为TopDie,WithConstantDieDisplacement为1in.，然后点击OK。
f.设置摩擦系数，分别为0和0.2
g.保存并检核（Check），然后退出
h.运行（Run）
3）后处理
可以通过选择查看压缩的每一步的变形过程，Damage，Strain-Effective，
StrainRate-Effective，StressEffective，StressMax-Principal，Temperature，以及载荷行程曲线等。
通过这些参数来检查所设定的这些数据是否合理。
3实验结果及讨论
1）变形过程（抓取6步）
第一组数据：
第二组数据：
第三组数据：
第四组数据：
2）载荷行程曲线
第一组数据：
第二组数据：
第三组数据：
第四组数据：
3）等效应变（抓取6步）
第一组数据：
第二组数据：
第三组数据：
第四组数据：
4）等效应力（抓取6步）
第一组数据：
第二组数据：
第三组数据：
第四组数据：
5）最大应力分布（抓取6步）
第一组数据：
第二组数据：
第三组数据：
第四组数据：
4实验小结
答：
通过1、2、3、4的变形可以看出，1和3没有在压缩的过程中是属于均匀的变形过程，而2和4由于存在摩擦力，出现了不均匀的变形，圆柱体四周出现鼓形轮廓。
圆柱体在镦粗时除了受到变形工具的压缩力外，在断面接触处有摩擦力作用，摩擦力阻碍金属质点横向流动，使得圆柱体产生鼓形。
对比2和4可知，2比4出现的鼓形更为明显。
比较损伤情况，由于1和3是不存在摩擦力的，它们是属于均匀变形的，损伤系数几乎为0。
而2和4存在摩擦系数不为0，产生的不均匀变形，出现了鼓形，存在缺陷或缺陷隐患。
无摩擦镦粗时应变分布比较均匀，有摩擦存在时镦粗应变是不均匀的。
摩擦系数和高度都对变形有影响。
比较1和3的变形情况可以看出1和3变形都比较均匀，因为他们的摩擦力都是0，温度也是相同的900摄氏度；损伤度也几乎很少；但是1最终的等效应变约为0.31，而3最终等效应变约为0.17；就等效应力看，1的最终等效应力约为47，而3最终的等效应力就比它小，约为38；
圆柱体的摩擦系数为0的时候，其表面应变与内部的应变分布都比较均匀，变形为均匀的变形；摩擦系数为0.2的时候，表面的应变与内部的应变分布不均匀，各部分的最大应变都存在明显的差异。
比较载荷行程曲线，1、2、3、4都是上升的趋势，主要分为两段，第一段为弹性变形阶段，载荷曲线的斜率较大；第二段为塑性变形阶段，载荷曲线的斜率比较小。
摩擦力越大，载荷力越大；反之，载荷力越小。
高度越低载荷力越大，高度越高，载荷越小。
综上所诉：
工具与坯料之间的摩擦力会影响坯料变形的均匀性，若是存在摩擦力变形会容易不均匀。
同样的温度的不均匀也会使得坯料产生不均匀的变形。
摩擦系数的不同和圆柱体的高度不同都在不同程度上的影响到镦粗的变形情况，应力应变分布等情况。
本次试验通过三维软件UG和模拟软件Deform对镦粗试验进行了模拟试验，通过比较不同的摩擦系数、不同的变形温度、不同的高度对坯料的变形、载荷力、应变、应力等进行了模拟。
通过这样的分析，比较出了摩擦和高度对各指标的影响，以及分析这样的工艺参数是不是有不合理，是否会出现缺陷，通过这样的模拟，选择到合适的工艺参数，方便了镦粗的进行。
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