DEFORM2D有限元模擬正反擠壓

1、實驗課程名稱：材料CAE綜合實驗學生學號實驗課成績武漢理工大學學生實驗報告書實驗課程名稱材料成型CAE綜合實驗開課學院材料學院指導老師姓名_學生姓名學生專業(yè)班級成型0802班實驗課程名稱：材料CAE綜合實驗實驗課程名稱：材料CAE綜合實驗20112012學年第學期實驗課程名稱：材料CAE綜合實驗實驗項目名稱DEF0RM-2D軟件的操作與實例演練實驗成績實驗者專業(yè)班級成型0802組別同組者實驗日期年月日第一部分：實驗分析與設計（可加頁）一、實驗內(nèi)容描述（問題域描述）1了解認識DEF0RM-2D軟件的窗口界面。了解DEF0RM-2D界面中各功能鍵的作用。掌握利用DEFORM-2D有限元建模的基本步

2、驟。學會進入前處理、后處理操作。學會對DEFORM-2D模擬得出的圖像進行數(shù)值分析，得出結(jié)論二、實驗基本原理與設計（包括實驗方案設計，實驗手段的確定，試驗步驟等，用硬件邏輯或者算法描述）DEFORM是一套基于有限元的工藝仿真系統(tǒng)，用于分析金屬成形及其相關(guān)工業(yè)的各種成形工藝和熱處理工藝。通過在計算機上模擬整個加工過程，幫助工程師和設計人員：設計工具和產(chǎn)品工藝流程，減少昂貴的現(xiàn)場試驗成本。提高工模具設計效率，降低生產(chǎn)和材料成本?？s短新產(chǎn)品的研究開發(fā)周期。DEFORM-2D適用于各種常見的UNIX工作站平臺（HP,SGI,SUN,DEC,IBM）和Windows-NT微機平臺?？梢苑治銎矫鎽兒洼S對

3、稱等二維模型。它包含了最新的有限元分析技術(shù)，既適用于生產(chǎn)設計，又方便科學研究。三、主要儀器設備及耗材計算機DEFORM-2D軟件實驗課程名稱：材料CAE綜合實驗第二部分：實驗調(diào)試與結(jié)果分析（可加頁）一、調(diào)試過程（包括調(diào)試方法描述、實驗數(shù)據(jù)記錄，實驗現(xiàn)象記錄，實驗過程發(fā)現(xiàn)的問題等）DEF0RM-2D軟件操作流程：一、前處理創(chuàng)建新的問題Film打開DEFORM-2D軟件，單擊八，“NewProblem”,設置好存儲路徑，文件名改為英文。設置模擬控制單擊，打開SimulationControl窗口，設置單位為SI，如圖，其他默認不變。添加新對象單擊兩下，添加工件，凸模，凹模。如圖1所示圖1建立工件模

4、型可導入工件模型，單擊按鈕，也可以新建工件模型，單擊，進入編輯界面，輸入各參數(shù)，如圖2圖2劃分網(wǎng)格單擊，設置網(wǎng)格數(shù)，如圖3所示6.選擇材料實驗課程名稱：材料CAE綜合實驗實驗課程名稱：材料CAE綜合實驗單擊確定。,這材料列表選擇材料，如圖4所示，材料選擇后單擊(1)Workpiece(1)Workpiece圖5圖6圖5圖6(1)Workpiece(1)Workpiece圖5圖6圖5圖6ToolDetailedSettingsRemeshCriteria(1)Workpiece(1)Workpiece圖5圖6圖5圖6薛ImportMesh.SummarsJNumberof:Nodes1056El

5、ements932(1)Workpiece(1)Workpiece圖5圖6圖5圖6(1)Workpiece(1)Workpiece圖5圖6圖5圖6圖47.設置邊界條件單擊，選擇工件上頂點和下頂點，如圖5所示，單擊完成，如圖6所示。圖12圖13&建立凸模、凹模模型。方法如步驟4,輸入?yún)?shù)建立。設置擠壓步數(shù)單擊徐，設置擠壓步數(shù)，如圖7.圖7設置凸模擠壓速度單擊，設置速度，如圖&圖8設置各幾何模型的位置關(guān)系單擊進行設置，如圖9設置摩擦因子，單擊“0K”完單擊進入界面，點擊“Edit”設置摩擦因子，單擊，單擊成，如圖10圖12圖13圖12圖13FlelatianIMaster-Sla/elFricti

6、onInterlaceHeat0|2叩Die|1)Wokpiece0.100|3BDlloniDie-(1)Workpiece0.10DKCanceCortaclBCCTolerance.34vmotherrelztijrsGeneiateallIniliniTP圖10圖11圖12圖13生成數(shù)據(jù)庫單擊，完成數(shù)據(jù)庫的生成，保存后推出。二、求解單擊“File”“ChangeBrowseLocation”，找到先前存儲的文件路徑，打開，單擊或，如圖11所示，當計算中止時應單擊，單擊“First”進行改正。三、后處理當運算完成后單擊，單擊觀看模擬過程，如圖12所示。單擊，查看變形力隨時間變化的曲線，如

7、圖13所示。單擊，分別查看應力關(guān)系（圖14）,應變關(guān)系（圖15），擠壓件損壞程度（圖16）圖12圖13SMpIMI7HXO詡圖12圖13圖14圖15圖16二、實驗結(jié)果及分析（包括結(jié)果描述、實驗現(xiàn)象分析、影響因素討論、綜合分析和結(jié)論等）在實驗過程中，應遵循實驗步驟進行建模，任何參數(shù)的設置都必須正確有序，例如先進行模型的參數(shù)設置，再設置幾何模型的位置關(guān)系，不然運算將會出錯。在運算過程中程序本身會進行自我修復，遇到不可修復的問題時將停止運行，這時需要進入前處理進行改正。三、實驗小結(jié)、建議及體會通過本次實驗，我掌握了利用DEF0RM-2D有限元建模的基本步驟。在此過程中了解了各功能鍵的作用并能熟稔運用

8、，學會進入前處理、后處理操作。學會對DEFORM-2D模擬得出的圖像進行數(shù)值分析，得出結(jié)論。在生成數(shù)據(jù)庫時運算中止過，通過進入前處理進行修改，和同學討論，再次運行獲得成功。實驗課程名稱：材料成型CAE綜合實驗實驗課程名稱：材料成型CAE綜合實驗1.計算機2.DEFORM-2D軟件1.計算機2.DEFORM-2D軟件實驗項目名稱正擠成型有限元模擬實驗成績實驗者專業(yè)班級成型0802班組別同組者實驗日期年月日第一部分：實驗分析與設計（可加頁）一、實驗內(nèi)容描述（問題域描述）主要研究影響正擠壓變形力的主要因素1）不同金屬材料：1045702）變形溫度：20C800C1200C3）摩擦因子m：0.10.2

9、0.44）擠壓速度：10mm/s,20mm/s,40mm/s5）凹模錐角：6090120180擠壓凹模Dl=29mm，擠壓凹模dl=14mm、實驗基本原理與設計（包括實驗方案設計，實驗手段的確定，試驗步驟等，用硬件邏輯或者算法描述）本次實驗是主要研究影響正擠壓變形力的主要因素，研究對象有不同金屬材料、變形溫度、摩擦因子、擠壓速度、凹模錐角。故采用控制變量法進行實驗研究。最后根據(jù)運算結(jié)果進行分析得出結(jié)論。三、主要儀器設備及耗材第二部分：實驗調(diào)試與結(jié)果分析（可加頁）第二部分：實驗調(diào)試與結(jié)果分析（可加頁）圖2圖2一、調(diào)試過程（包括調(diào)試方法描述、實驗數(shù)據(jù)記錄，實驗現(xiàn)象記錄，實驗過程發(fā)現(xiàn)的問題等）本次實

10、驗是主要研究影響正擠壓變形力的主要因素，研究對象有不同金屬材料、變形溫度、摩擦因子、擠壓速度、凹模錐角。故采用控制變量法進行實驗研究。實驗給出的擠壓凹模Dl=29mm，擠壓凹模dl=14mm步驟如下：1研究不同金屬材料其中固定變形溫度20C,摩擦因子0.1,擠壓速度20mm/S,凹模錐角90。擠壓凹模D1=29mm，擠壓凹模d1=14mm，取工件高度為15mm，凹模高度42mm，窄度10mm。劃分網(wǎng)格數(shù)1000，尺寸比例取1,下壓步數(shù)150步，每步下壓0.1mm。1）材料為10號鋼，牌號AISI-1010,C0LD（20C）,運算結(jié)果如圖1由圖可讀出最大擠壓力為9.03X105N。YLoadf

11、N)94Se-tOO57田eiODS竹l-9e|K3.79e-rOO519e-KD501580316G474Tme(sec)2）材料為45號鋼，牌號為牌號AISI-1045,C0LD（20C）,運算結(jié)果如圖2由圖可讀出最大擠壓力為1.23X106N。3）材料為70號鋼，牌號為牌號AISI-1070,C0LD（20-500C）,運算結(jié)果如圖3由圖可讀出最大擠壓力為1.28X106N。LoadPredictionLoadPrediction圖5圖5YLoac(N)1.35&+026Heesec)圖3研究不同變形溫度其中固定材料AISI-4210(20-1200C)摩擦因子0.1,擠壓速度20mm/

12、S,凹模錐角90。擠壓凹模D1=29mm,擠壓凹模d1=14mm,取工件高度為15mm,凹模高度42mm,窄度10mm。劃分網(wǎng)格數(shù)1000，尺寸比例取1,下壓步數(shù)150步，每步下壓0.1mm。變形溫度為20C，運算結(jié)果如圖4,由圖可讀出最大擠壓力為1.23X106N圖4變形溫度為800C，運算結(jié)果如圖5,由圖可讀出最大擠壓力為4.29X105N3)變形溫度1200r，運算結(jié)果如圖6,由圖可讀出最大擠壓力為1.47X105NLoadPredictionYLoad(N)1.-HlI，Time(se：i圖6研究摩擦因子其中固定材料45號鋼，牌號AISI-10451650-2200F(900-1200

13、C),摩擦因子0.1,變形溫度1200C,擠壓速度20mm/S,凹模錐角90。擠壓凹模D1=29mm,擠壓凹模d1=14mm,取工件高度為15mm,凹模高度42mm,窄度10mm。劃分網(wǎng)格數(shù)1000,尺寸比例取1,下壓步數(shù)150步，每步下壓0.1mm。1)摩擦因子為0.1,運算結(jié)果如圖7,由圖可讀出最大擠壓力為1.56X105N圖72)摩擦因子為0.2，運算結(jié)果如圖8,由圖可讀出最大擠壓力為1.62X105NLoadPredictionLoadPrediction圖10圖103）摩擦因子為0.4,運算結(jié)果如圖9,如圖可讀出最大擠壓力為1.84X105N圖9研究擠壓速度其中固定材料45號鋼，牌號

14、AISI-10451650-2200F（900-1200C）,摩擦因子0.4,變形溫度1200C,凹模錐角90。擠壓凹模D1=29mm,擠壓凹模d1=14mm,取工件高度為15mm,凹模高度42mm,窄度10mm。劃分網(wǎng)格數(shù)1000,尺寸比例取1,下壓步數(shù)150步，每步下壓0.1mm。1）擠壓速度10mm/s，運算結(jié)果如圖10,由圖可讀出最大擠壓速度為1.56X105N2）擠壓速度20mm/s，運算結(jié)果如圖11，由圖可讀出最大擠壓力為1.77X105NLoadPredictionPredlictiDnyLoad(r1.0Be+ai0.00O.IEO033304810J1DEO1Time(sec

15、)圖113）擠壓速度40mm/s，運算結(jié)果如圖12，由圖可讀出最大擠壓力為2.01X105N圖12研究凹模錐角其中固定材料10號鋼，牌號AISI-1010,C0LD（20C）,摩擦因子0.1,變形溫度20C。擠壓凹模Dl=29mm,擠壓凹模dl=14mm,取工件高度為15mm,劃分網(wǎng)格數(shù)1000，尺寸比例取1。1）凹模錐角60,運算結(jié)果如圖13所示，由圖可讀出最大擠壓力為7.86X105N圖132）凹模錐角90，運算結(jié)果如圖14所示，由圖可讀出最大擠壓力為9.2X105NLoadPredictionTime(sec)圖143）凹模錐角120運算結(jié)果如圖15所示,由圖可讀出最大擠壓力為9.90X

16、105N圖154）凹模錐角180運算結(jié)果如圖16所示,由圖可讀出最大擠壓力為1.01X106N圖16LoadPrediction二、實驗結(jié)果及分析（包括結(jié)果描述、實驗現(xiàn)象分析、影響因素討論、綜合分析和結(jié)論等）本次實驗是主要研究影響正擠壓變形力的主要因素，研究對象有不同金屬材料、變形溫度、摩擦因子、擠壓速度、凹模錐角。分析如下：1）不同材料。10號鋼，45號鋼，70號鋼，所需最大擠壓力分別為9.03X105N,1.23X106N。，1.28X106N，鋼含碳量越高，所需最大擠壓力越大。2）變形溫度。變形溫度20C,800C,1200C,所需的最大擠壓力分別是1.23X106N，4.29X105N

17、，1.47X105N實驗結(jié)果差異明顯，說明變形溫度越高，擠壓難度減小。3）摩擦因子。摩擦因子0.1,0.2,0.4，三次模擬中最大擠壓力分別為1.56X105N，1.62X105N,1.84X105N。摩擦愈大，擠壓力愈大。4）擠壓速度。在擠壓速度為10mm/s,20mm/s和40mm/s時所對應的最大擠壓力分別為1.56X105N,1.77X105N,2.01X105N，擠壓速度越大，最大擠壓力略微增加。5）凹模錐角。凹模錐角為60,90,120,180時對應最大擠壓力分別為7.86X105N,9.2X105N,9.90X105N,1.01X106N。說明隨著錐角增大，擠壓力變大。三、實驗小

18、結(jié)、建議及體會通過本次實驗，研究影響正擠壓力的主要因素，我對DEF0RM-2D面板的各功能鍵的操作更為熟悉了，在實驗運算過程中出現(xiàn)過很多次的中止，經(jīng)過與同學的討論我都一一改正過來，有時是材料的原因，不斷的選擇不同的材料，有時通過修正模具與工件的位置關(guān)系進行改正,最后運算成功。實驗課程名稱：材料成型CAE綜合實驗實驗課程名稱：材料成型CAE綜合實驗實驗項目名稱反擠成型的有限元模擬實驗成績實驗者專業(yè)班級成型0802班組別同組者實驗日期年月日第一部分：實驗分析與設計（可加頁）一、實驗內(nèi)容描述（問題域描述）1）研究反擠壓杯形件毛坯內(nèi)部的金屬流動分區(qū)和流線分布；2）研究反擠壓杯形件毛坯內(nèi)部的多物理場分布

19、；3）研究坯料高徑比分別為0.5、1和2對成形力和金屬流動的影響。反擠壓凹模D2=55mm反擠壓凸模d2=33mm二、實驗基本原理與設計（包括實驗方案設計，實驗手段的確定，試驗步驟等，用硬件邏輯或者算法描述）建立模型后運算，通過觀察模擬過程，從而研究反擠壓杯形件毛坯內(nèi)部的金屬流動分區(qū)和流線分布以及反擠壓杯形件毛坯內(nèi)部的多物理場分布，然后通過控制變量法，改變高徑比，模擬運算后研究不同高徑比對成型力和金屬流動的影響。四、主要儀器設備及耗材DEF0RM-2D軟件2.計算機第二部分：實驗調(diào)試與結(jié)果分析（可加頁）一、調(diào)試過程（包括調(diào)試方法描述、實驗數(shù)據(jù)記錄，實驗現(xiàn)象記錄，實驗過程發(fā)現(xiàn)的問題等）1.研究反擠壓杯形件毛坯內(nèi)部的金屬流動分區(qū)和流線分布1）建立反擠壓模型，如圖1,參數(shù)如下：材料，10號鋼，牌號AISI-1010,C0LD70F（20C）,變形溫度20C，擠壓速度20mm/s，摩擦因子0.1。網(wǎng)格數(shù)1000，擠壓步數(shù)330步，每10步存儲一次，每次擠壓0.3mm。2）生成數(shù)據(jù)庫，運算完成后進入后處理，單擊，設置好起始步和終止步，劃分網(wǎng)格10X1