挤压过程模拟分析.docx

1、挤压过程模拟分析挤压过程模拟分析1.几何模型制造利用PRO-E软件，建立毛坯，上、下模的实体模型，将实体模型文件以“ *stl ”的格式进行保存。2.将模具坯料导入有限元分析平台a.打开DEFORlM件，进入DEFOR主界面，单击新建图标，进入DEFOR前处理界面。口 Import. Ib.打开Gb阿刚 对话框，单击 按钮，弹出“ Importc.接着单击Geometry”对话框，在所保存的文件中调入毛坯。按钮，插入上模，在“Object Type”中选中“Rigid ”,即定义上模的对象类型为刚体。选中“ Primary Die ”，激活主 模具开关。d用同样的方法调入下模。结果如下:3.坯

2、料，模具设置运动万向、速度等)(1)设置“Workpiece”的物理属性、运动方向、速度单击Generd对话框,在温度一栏里输入500。即坯料的初始温度为 500。忖應*h 对话框，在“ Numberof Element”栏中输入“ 10000”，然后点击preview按钮，待毛坯出现网格后，单击Current bipc| fl) WorkpieceS3G eneralToolde tailed Settings | R emesh Criteria |Geomelry4“ _Inpoft. iM H H . M 4MeshBMaterialttMovemenl5 umma ry Number

3、 of：討od酬 11542Surface Polega ns 11380-Nunbet of Elements=4-l1000(loomElements |G771300000EAdvarcedPieviewGenerate MeshCheck Mesh I Manual Re mesh IX Delete M&shl单击Material图标，在弹出的对话框中，选择材料、按. rr ，一 一 r r I Assign materialAISI-1045,COLD70F(20C) ”即卩 45 钢，然后点击 钮即可。G eneralGeometry裁MeshMaterial些McMvemenl

4、fflECCgProperty逐AdvncdCurrent Name |All-1O4ErOLD(?0F(；2DCJ/Libray Defiri曲 Nanne吉 Assi eriall-User Libraryp lllll Illi “ “ Illi JBIIIHIIIBIHBIIIHIIBIIHIlIBHIBIIiaillBHIBIIIHIIIBIHBIIIHIIBIIHIlIBHIBIIWIII Illi HU “ Illi HI IIHBIII HI lllll Illi Mil “ 心嚼童迥也到 jt OAIurninum Ca t 住 gor* D ie_matei(el 匚日 t

5、&gwji*-(5l 0 lher Cd 嗣 ary衽 S teirTless_steel Ca tegorCategory)* Ql S Liperalby Ce t&gorjj由 L T it anium O 剧削单击 乐咖图标，在弹出的对话框中，在“ Target Volume”栏中选择“ Active ”,然后点击按钮即可。（2）设置“Top Die”的物理属性（Rigid），运动方向，速度（1）。单击M忌卅图标，在弹出的对话框中，在“ Direction ”栏中选择“ -Y”；在“Speec”栏中，选择“ Defined ”，在框里输入“1”，结果如下:Hotshorl Rotati

6、onSpeed/Force P ress/H jmmerG eneralGeomehtySMeshT心f I I I I I I f* Speed! IUBIIIHIIIBIHBIIIHIIBIIHIIIBC FarceD irsttionr -zMl ale rial|owMovementsECCProperAdvanced厂Speed(* Delined | ConsentC User Routine |oCurrent Die Strokefo|ommfnm 丿 sec厂 Jpeed LimitDefine.（3）设置“Bottom Die ”的物理属性（Rigid ），运动方向，速度（

7、1）。单击图标，在弹出的对话框中，在“ Direction ”栏中选择“ +Y”在“Speed栏中，选择“ Defined ”在框里输入“ 1”结果如下:S3G eneralbeometiiiMeshSpeed/FofcePress/H mmerRotaliorl | Rotation?-Type *fT；SpeedilBllimilBIHBIIIHIIBirHIIliC Force0 irectionr XP Yr zr -轉广-Yr -7M 湎 iaiWMovementffiECC囲Property&Advancedr 口画r|oSpeed(* DehnedConstantmm/aecC

8、User Routine pfoDefine.=一厂 Speed LimitmmCurrent Dre 5 troke=fo fo4.模具与坯料关系(1)选择 Inputlnter-Object命令(或直接点击韦图标)，弹出如图所示的接触询问对话框，询问：“目前对象间的关系不存在，是否按默认值建立对象间的关系？”单击“ Yes”按钮。(2)进入对象间关系设置对话框，系统已默认了上模与毛坯，下模与毛坯的主仆关系。(3)单击“(2) Top Die- ( 1)Workpiec”关系图标，使其高亮显示,/ Edit.单击 按钮。(4)进入对象间关系信息设定对话框，在“Constant ”栏里选择“C

9、oldforming (carbide dies )”； 接着点击“ Thermal”，在“ Constant ”栏里选择“ Forming ”，然后点击“ Close ”按钮即可。Inter-Object Data DefinitionCloseDeformation Thermal | Heating | Tool WeaiFriciion=T,pe JP 0 “ 0 “ F 、f* iShear：t_l HJI IIU JllL CoulombVallie住Cm?忖rit|ao厂 Function|f(Time)c Conforming coupling Advanced.SSefwra

10、tidn S eparableDteri | SiJslem Default 三fiMon-S e parable生3旳to/ rVt -p olherrelations(4)单击 按钮，将上述已定义好的关系信息复制到第二个关系对中。如下图所示韦 Inttr-Qbjed：QKCancelI Relatiori(Mastei-Skw) Sep. | Friction 11rterface HeatO (2) Top Die 1V/oikpiec YES D.03 e (3) BoHom D - (1J WorkpiecVES Dl09Contact BCC创二/ Edit.Apply tootk

11、i刨 relatioTisr oleiflnce 器mn generate mil IM at&r I 2 - lop DieSlave 11 Workpiecea-iniliafeeRestore raesb tcontact BC 匚单击“OK按钮，退出对象间关系信息设定对话框。命令(或点击图标鱼),liamName and NumberUnhOKRemesh CriteriaStopSimulaliort I*le： |N 諭 Simddiion perabon Name； lOPERATION 1Operalion Number:a 51C Enish-Type (* Incremen

12、Jal C 匪歸 S ei-ModeHeat T rinsferCancel IIteratcnProcess Condition爲江 AdvancedControl FiteMesh Number:Defoimation|Trmnsto rmatonDilfusionGuinHeating | Re$閉ance(2)点击图标进行如下设置:Simulation ControlMa卄OKStopStepRemesb 口i画槁IterationProccis CortditionAdvanced11 Control FilesecGfliwral I Advanted 1 | Advanced 2

13、C V/ith Constant T ime Increment foCancel I5.模拟控制设置(1)选择 InputSimulation Controls出现如下界面，选取“ Main”菜单进行如下设置：a.定义单位制：点击“Sl”；b.设置模拟类型：在“Mode栏中在“Deformation ”和“ Heat Transfer ”上打勾。simulation Control(3)点击HIIteration图标进行如下设置:智 Simulation ControlHu MairDeformation | Temperature |0K7 StepSolver I lerartion M

14、ethodCancel 1C Conjugate-G radientC Direct Iterationt* Sparse忖 Newiton-Raphsor厂匚onvergence Erior Limitrocess ConditionAdvancedaControl FileVelocity EirorForce ErrorSand V/icfth Optimization阳50.06Defoimation点击图标，在“Solver ”栏中，将“Sparse”选中；在“ Iteration Method ”栏中将“ Newton-Raphson” 选中。（4）点击壌EAdvanced图标，在

15、“ Primary Work pi ece ” 栏中,选择“ 1-Workpiece ”。最后点击按钮即可。选择InputDatabase命令（或点击图标），弹出数据库生成对话框，选择保存路径，我选择默认保存路径。点击Check按钮，检查数据库文件是否能够生成，当出现Database can be generated时，表示设置的条件合适，数据库可以生成，如下图所示（若出现错误，应重新修改）Typeose厂New|E-PROBLE M VDEFORMDE FC Fi M lei.DBBilTQiAISe.Data CheckingCheckQpata ChedkingN umber of ot

16、iecU. 3 卜智 Cfiecking Simula lion Conlfols - J Checking Material Properties j J 腿 Checking I nteiM at引 i目ID Mt白-9 Ctieckin Obiect DataObi 已 Ct 1Object 2. _ Obiect 3Q-SChecking IriterObjed Data! L” O RebGon 1 and 2I I O Fielaiion 1 and 3 HQDurte Checking Database cn be generated接着点击上竺按钮，生成数据库文件，单击“7.运

17、算GenerateStep InfoCurrent -1FwStored 60Close ” 按钮。返回前处理界面，返回DEFOR主界面，单击主界面右侧“Simulator ”栏的“ Start ”命令，或单击工按钮，进入提前运算对话框，在本文件上出现“Running”绿色高亮显示标志。分析运算完成后，此标志消失。8.后处理在DEFOR主界面中,选中本文件，单击主界面右下角的Post Processor栏下的DEFORM-BD Post，进入后处理窗口。(1)查看等效应变:在下拉菜单中，选择“Strain-Efective （等效应变分析状态）” 在卫下拉菜单中，选择“ SteP-1 ”作为起

18、始步，单击按钮，可 在图形显示窗口动态的查看模拟各个步骤的连续的变化过程。Ibf flStp 1Strain - Efftztrve_ nfl!7-JTIHiVIOBKQ理 OKSSIi 0画n 0 305 c_xA u*L口 “FH亡am .AmhO d.口 U1dlI:込JM.Q Rillstep 60.7430466L 416strain - EHMm 1 020J9O0,190102Step 14Strain - EflMn1 55k1 13f TBrj *- JF:斜0.773603860.3861.55step 80Strain - EfMM363I 2972.311.651.65

19、3.63step 143Straini - Effective5 514 6Si- , 4; .w3612 962.96551单击越按钮，弹出点追踪对话框，用鼠标连续单击工件上的三个点，各点的坐标会显示在点追踪对话框中，单击“ Next ”按钮，接 受系统默认值，单击“ Finish ”按钮，系统自动提取这三个点的数据 信息。Strain - Effective1,49P4 *1J50.803、飞、随着挤压过程的不断进行，工件的变形逐渐扩大,0.4580.4581.49由此图可以看出:即应变逐渐增大;由1点和3点的工作状态和曲线变化可知，此两处的应变虽然呈上升状态，但波浪形表示很不均匀，由于此

20、两处为上、 下模边缘与工件的接触部位，容易产生应力集中，更容易产生残余应 力，所以图线呈上图状态。(2)查看最大应变分布:在垄下拉菜单中，选择“ Strain-Max Principal ”，点击播放按钮查看成型过程中的最大应变分布及其变化情况,接近终了的最大应变分布如下:Step 110strain - Max Pmui”_ 1.631 200774C0.34703471.63从图中可以清晰地看出，在整个挤压过程中应变最大的位置大都集中在下模与工件接触的边缘的尖的位置。 此时工件部位的变形最大，即变形最大。所以在挤压过程中，最容易损坏的部位是这些地方,应注意。(3)查看最大应力分布:在I蒙下

21、拉菜单中，选择“ Stress-Max Principal ”点击播放按钮查看成型过程中的最大应力分布及其变化情况,接近终了的最大应力分布如下:Step 110Stress - Max Princ_ 2150342-1460-3270-32702150 我V 从图中可以看出，最大应力出现的区域与最大应变出现的区域大致相同。(4)成型载荷分析:Plot Ob| setsNamea Tne0 Workpiece RUSTIC0 Top Die FGID_- -II !- ! ! n Pr Stroke厂 Show Selected ObiechSifoke Ubiect |尸和日卅0応pDi&pl

22、ajj 0 ptian -丽 Step Tracei丽 AbiolUs-V - A?矗rYLoadf?ELmcJX SpeedY SpeedZ SpeedAngnlr VelcciVolumep Overlay点击匕按钮，在弹出的对话框（上图）中，选择“ Z-Load”，然后点击“ OK按钮生成下图:Load PredictionZ Load (N)46914成型载荷分布(5)点追踪分析:单击按钮，弹出点追踪对话框，用鼠标连续单击工件上的几个点，各点的坐标会显示在点追踪对话框中，单击“ Next ”按钮，接 受系统默认值，单击“ Finish ”按钮，系统自动提取这几个点的数据 信息。Step

23、 110P3P2 P4a.在爭 下拉菜单中，选择“ Strain-Max Principal ”，生成下图:Point Trackingstrain ( Max Principal) (mm/mm)跟踪点最大应变分布由上图可知：应变整体上市呈上升趋势，因为材料的成型过程中 每个质点都产生了小的应变程度，所有质点应变的总和便构成了整个 工件的应变，所以总应变是逐渐增大的。b.在二下拉菜单中，选择“ Stress-Max Principal ”，生成下 图:StBp 110Stress - Max Princj2150342-1460-3270-32702150Stress ( Max Princ

24、ipal) (MPa)1919Point Tracking跟踪点最大应力分布由上图可知：应力分布是不均匀的，且变化幅度相对较大，因为在挤压过程中工件的某些部位有很大的不均匀变形， 同时附带了大量的残余应力，然而残余应力在整个工件上的分布也是不均匀的， 所以也就出现了如图所示的情况。C.在Damage ()鲨下拉菜单中，选择“ Damage，生成下图:Point Tracking跟踪点破坏系数分布由上图可知：破坏系数整体是增大的，因为随着挤压过程的进行工件的应变越来越大，不均匀变形也越严重，同时残余应力也增加, 金属内部晶格畸变也是越来越严重，则挤压变形的进行就越容易破坏, 所以工件的破坏系数是逐渐增加的。