关于圆柱体反挤压模拟上机试验报告.docx

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关于圆柱体反挤压模拟上机试验报告

金属塑性成形过程模拟

——关于圆柱体反挤压模拟上机试验报告

班级：

07材型2班

姓名：

组长：

组员：

日期：

2010.5

一、题目分析

如图所示：

一铅合金圆柱体试样反挤压图，试样几何参数、材料参数以及模具材料参数如下：

模具弹性模量：

206000

泊松比：

0.3

屈服极限：

235

密度：

7.8E-6

摩擦系数：

0.15

试样弹性模量：

17000

泊松比：

0.42

屈服极限：

30

密度：

11.34E-6

材料尺寸:

D=60mmL=30mm

分析：

该问题属于非线性接触问题，在分析中选择试样的1/4建立有限元分析模型，并选择相应的接触对单元进行求解。

二、操作过程

一）概括介绍：

1．选择单元类型（原则：

必须有3种单元）

Solid8node185Contect—traget170（刚性），contart174（柔性）

2．先选solid1）建模—划分网格—选接触单元

2）选接触单元—建模—划分网格

3．设置实常数

4．网格划分1）meshtool—直接定义大小—划分

2）定义大小—mesh

5.meshtool工具将2种接触单元分别附给模具、工件

6．创建接触对msehtool—create—contartpair—picktraget—选取模具面—ok—next—选择工件面—ok—next—输入—摩擦因数—creat—finish

7．加约束，加载合（或位移）

8．求解运算

二）详细过程：

第一步：

建立工作文件名和工作标题

1）选择UtilityMenu/File/ChangeJobname命令，出现ChangeJobnanme对话框

2）在Enternewjobname文本框中输入工作文件名，单击ok按钮关闭对话框。

3）选择UtilityMeum/file/changetitle命令，出现changetitle对话框，输入文件名，单击ok关闭对话框。

第二步：

定义单元类型

1）选mainmeum/preprocessor/elementtype/add/edit/delete命令，出现elementtypes对话框。

2）单击add按钮，出现libraryofelementtypes对话框。

3）在libraryofelementtypes的第一个列表中选择structuralsoild，在第二个列表框中选择brick8node185。

4）单击apply按钮，重新在libraryofelementtypes第一个列表中选择contact,在第二个列表框中选择3dtarget170.

5）单击apply按钮，重新在libraryofelementtypes第一个列表框中选择contact,在第二个列表框中选择8ndsurf174,单击ok关闭对话框。

第三步：

定义材料性能参数

1.设定模具材料参数：

1）选择mainmeum/preprocessor/materialprops/materialmodels命令，出现definematerialmodelbehavior窗口。

2）在materialmodelsavailable一栏中双击structural选项，然后双击选项中的linear选项，接着双击linear选项中的elastic选项，然后双击elastic中的isotropic选项，出现linearisotropicpropertiesformaterialnumber1对话框。

3）在ex文本框中输入材料弹性模量206000，在prxy文本框中输入材料泊松比0.3，单击ok按钮关闭该对话框。

4）在materialmodelsavailable一栏中双击structural选项中的nonlinear选项，接着双击nonlinear选项中的inelastic选项，再双击inelastic选项中的rateindependent选项，然后双击该选项中的isotropichardeningplasticity选项，接着双击该选项中的miseseplasticity选项，最后双击该选项中的bilinear选项，出现对话框，在屈服极限对话框中输入235，单击ok按钮关闭对话框。

5）双击structural选项中的density选项，在出现的对话框中输入密度7.8e-6，单击ok按钮关闭该对话框。

6）双击structural选项中的frictioncoefficient选项，出现对话框，在mu中输入摩擦因数0.15，单击ok按钮关闭该对话框。

2.设定试样材料参数：

1）选择mainmeum/preprocessor/materialprops/materialmodels命令，出现definematerialmodelbehavior窗口。

2）在materialmodelsavailable一栏中双击structural选项，然后双击选项中的linear选项，接着双击linear选项中的elastic选项，然后双击elastic中的isotropic选项，出现linearisotropicpropertiesformaterialnumber1对话框。

3）在ex文本框中输入材料弹性模量206000，在prxy文本框中输入材料泊松比0.3，单击ok按钮关闭该对话框。

4）在materialmodelsavailable一栏中双击structural选项中的nonlinear选项，接着双击nonlinear选项中的inelastic选项，再双击inelastic选项中的rateindependent选项，然后双击该选项中的isotropichardeningplasticity选项，接着双击该选项中的miseseplasticity选项，最后双击该选项中的bilinear选项，出现对话框，在屈服极限对话框中输入235，单击ok按钮关闭对话框。

5）双击structural选项中的density选项，在出现的对话框中输入密度7.8E-6，单击ok按钮关闭该对话框。

6）双击structural选项中的frictioncoefficient选项，出现对话框，在mu中输入摩擦因数0.15，单击ok按钮关闭该对话框。

7）单击meterial中的newmodel，重复上述步骤，在ex文本框中输入材料弹性模量17000，在prxy文本框中输入材料泊松比0.42，在屈服极限对话框中输入30，在密度对话框中输入11.34E-6,在mu中输入摩擦因数0.15

8）单击meterial中的exit退出，完成材料属性设置。

第四步：

定义实常数

选择mainmenu/preprocessor/realconstants/add/edit/delete,出现realconstants对话框，单击add按钮，在type2targe170下点ok，在set1下点击add,选择tpye3contact174点击ok,在realconstantsetno.中输入1，单击ok;继续添加点击add,按照同样的方式定义另一组实常数，选择编号2。

第五步：

创建几何模型，划分网格

1）选preprocessor/modeling/create/areas/rectangle/bydimensions命令，出现createrectanglebydimensions对话框。

在4个文本框中分别输入0，60，0，30，单击apply按钮；再依次输入0，30，30，60、30，60，30，150和0，25，60，140，单击ok，生成四个矩形面。

2）矩形面相加：

preprocessor/modeling/operate/Booleans/add/areas在弹出的拾取框中

3）面绕轴线操作：

preprocessor/modeling/operate/extrude/areas/aboutaxis,在弹出的拾取框中，单击“pickall”按钮，选中整个面，在新弹出的拾取框中，点击轴线的两个端点，在弹出的绕轴角度对话框中，输入90度，单击ok按钮。

4）划分网格：

meshing/sizecntrls/nanualsize/global/size,出现对话框，在网格大小栏中输入3，点击ok,点击mesh/volumes/free出现拾取框，选中工件后点击ok对所选工件进行网格的划分。

重复上述步骤,同样定义模具的网格大小，输入5，选中凸、凹模进行网格的划分。

5）将2种接触单元分别附给模具和工件：

在meshtool工具栏中的elementattribute中点set,选择areas.对编号1的一对接触单元分别附着给模具和工件（上端），对编号2的一对接触单元分别附着给模具和工件（下端）。

（注：

刚性附着给模具，柔性附着给工件，注意附着编号的一致。

）

6）创建接触对：

mainmeum/preprocessor/modeling/create/contactpair/picktraget—选取模具面—ok—next—选择工件面—ok—next—输入—摩擦因数—creat—finish.创建四组接触对，注意方向的问题。

第六步:

施加约束，加载求解

a）选择mainmenu/solution/analysistype/sol’ncontrols命令，出现solutioncontrols对话框。

在analysisoptions中选择largedisplacementstatic，在timecontrol一栏中输入1，在numberofsubsteps一栏中输入30，在maxno.ofsubsteps中输入250，在minno.ofsubsteps中输入30，单击ok按钮关闭该对话框。

b）mainmenu/solution/defineloads/apply/structural/displacement/onareas命令，出现对话框，选择模具下表面，点击ok,出现applyu,rot,onareas对话框，在lab2dofstobeconstrained列表中选择alldof，在valuedisplacementvalue文本框中输入0（施加约束），单击apply；选择凸模及工件剖面，单击ok，出现applyu,rot,onareas对话框，在lab2dofstobeconstrained列表中选择ux，在valuedisplacementvalue文本框中输入0（施加约束），单击apply；选择凸模及工件剖面，单击ok，出现applyu,rot,onareas对话框，在lab2dofstobeconstrained列表中选择uz，在valuedisplacementvalue文本框中输入0（施加约束），单击apply；选择模具上表面在lab2dofstobeconstrained列表中选择uy,在valuedisplacementvalue文本框中输入-15（施加向下位移），单击ok按钮关闭该对话框。

c）选择mainmenu/solution/slove/currentls命令，出现solvecurrentloadstep对话框。

同时出现statuscommand窗口，选择file/close命令，关闭该窗口。

d）单击solvecurrentloadstep对话框中的ok按钮，ansys开始计算求解。

e）求解结束时，出现note提示框，单击close按钮关闭该提示框，显示迭代过程的时间跟踪图。

第七步：

查看计算结果

1）选择mainmenu/generalpostproc/readresults/lastset命令。

2）mainmenu/generalpostproc/readresults/deformedshape命令，出现plotdeformedshape对话框。

选择def+undeformed单选按钮，单击ok关闭，ansys将显示变形后的几何形状及未变形轮廓。

3）mainmenu/generalpostproc/readresults/contourplot/nodalsolu命令，出现cintournodalsolutiondate对话框。

在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框选取stress在第二个列表框中选择x-directionsx单击apply，显示x方向的应力场分布。

4）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取stress,在第二个列表框中选择y-directionsy,屏幕出现y方向的应力场分布。

5）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取stress,在第二个列表框中选择z-directionsy,屏幕出现z方向的应力场分布。

6）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取stress,在第二个列表框中选择vonmisesseqv,屏幕出现等效应力场分布。

7）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取strain-total,在第二个列表框中选择vonmisesseqv,屏幕出现等效应变场分布。

8）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取strain-total,在第二个列表框中选择x-componentoftotalstrain,屏幕出现x方向应变场分布。

9）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取strain-total,在第二个列表框中选择y-componentoftotalstrain,屏幕出现y方向应变场分布。

10）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取strain-total,在第二个列表框中选择z-componentoftotalstrain,屏幕出现z方向应变场分布。

11）mainmenu/generalpostproc/readresults/contourplot/elementsolu命令，出现cintournodalsolutiondate对话框。

在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框选取stress在第二个列表框中选择x-directionsx单击apply，显示x方向的应力场分布。

12）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取stress,在第二个列表框中选择y-directionsy,屏幕出现y方向的应力场分布。

13）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取stress,在第二个列表框中选择z-directionsy,屏幕出现z方向的应力场分布。

14）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取stress,在第二个列表框中选择vonmisesseqv,屏幕出现等效应力场分布。

15）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取strain-total,在第二个列表框中选择x-componentoftotalstrain,屏幕出现x方向应变场分布。

16）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取strain-total,在第二个列表框中选择y-componentoftotalstrain,屏幕出现y方向应变场分布。

17）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取strain-total,在第二个列表框中选择z-componentoftotalstrain,屏幕出现z方向应变场分布。

18）重新在itemcompitemtobecontoured的第一个列表框中选取strain-total,在第二个列表框中选择vonmisesseqv,屏幕出现等效应变场分布。

19）选择mainmeun/finish命令。

20）退出ansys.

建模图形

迭代图

三、模拟过程总结

刚拿到模拟题目后，老师又给了一道例题，当时觉得上机模拟也没有那么困难，已经有了参考，只要按部就班就应该没什么问题，但事情远非像我们想的那样简单，因为题目和例题有很大区别，所以有很多地方我们都不知道该怎么做、为什么那么做，每次都是照着例题一步一步做。

经过几次尝试，我们总算有了点了解，也能记住很多操作步骤了，虽然最后经过向老师请教、更改题目，也没有得到正确结果，但从模拟过程中学到了很多东西。

通过模拟，我对有限元模拟分析方法有了一定得了解，对模拟过程也有了一定的了解，熟悉操作步骤和操作指令，以后遇到类似问题至少不会手足无措。

四、参考文献

【1】李尚健.金属塑性成形过程模拟.机械工业出版社，1999

【2】盛和太.ANSYS有限元原理与工程应用实例大全.清华大学出版社，2006

【3】周小玉.有限单元法与ANSYS入门