道钉热锻造成形模拟分析实施报告

.z.------专业资料-"材料成型软件应用"课程上机报告之四题目：道钉热锻造成形模拟分析报告专业：材料成型及控制工程班级：2014**：2014姓名：-.z.一、问题描述模拟道钉热锻造成形，这里将会在3D环境下利用模具和坯料的轴对称只使用它的1/4进展模拟。半径为1高为2.25的道钉经行热锻造分析，如下列图SEQ图\*ARABIC1、图SEQ图\*ARABIC2所示。坯料温度2000F，坯料材料为AISI--1025〔1800-2200F〔1000-1200C〕〕，上下模具材料为Carbide(24%Cobalt)。图1图2二、问题分析对坯料及上下模进展划分10000个网格，首先阶段进展模拟控制模具的总移动时间是10s，将操作划分为50步，所以每一步的时间为0.2s。下一个阶段进展镦粗模拟，设置好模拟参数进展镦粗，采用下模不动上模运动的方式，设置TopDie沿－Z方向以2in/sec的速度运动，最后对模型进展数据分析。三、模拟计算过程1.创立一个新文件：File|Newproblem|Ne*t|Ne*t，在弹框内输入"SPK-SIM〞，点击Finish按钮，进入前处理窗口。如图SEQ图\*ARABIC3图4所示：图3图SEQ图\*ARABIC42.设定模拟控制：单击按钮，翻开模拟控制窗口，将SimulationTitle改为Spikeforging，并将OperationName改为heattransfer。确定这个单元被设置为English，而且只有HeatTransfer被激活。如图5所示：图SEQ图\*ARABIC5模具的总移动时间是10ss。单击来进展步骤控制的观察，设置NumberofSimulationSteps为50，设置StepIncrementtoSave为5，aConstantTimeIncrement为1秒。如图6所示：图SEQ图\*ARABIC63.创立新的物体：单击两次按钮，直到完成上、下模如图7所示：图SEQ图\*ARABIC74.添加坯料、上模、下模：选择中Workpiece，单击按钮，单击，定义温度为2000F。如图8所示：图SEQ图\*ARABIC8坯料材料类型的选择：同样单击按钮，选择，在弹框中，选择Steel中的AISI--1025〔1800-2200F〔1000-1200C〕〕，单击Load按钮，如图9所示：图SEQ图\*ARABIC9单击按钮，选择，*|Programfile|SFTC|V10.0|3D|LABS〔*为安装磁盘〕，选择"Spike_Billet.STL〞，添加坯料；选择目标树下TopDie，单击按钮，选择，*|Programfile|SFTC|V10.0|3D|LABS，选择"Spike_TopDie1.STL〞，添加上模；同样方法添加下模。如图10至图13所示：图SEQ图\*ARABIC10图SEQ图\*ARABIC11图SEQ图\*ARABIC12图SEQ图\*ARABIC135.测量坯料尺寸：单击按钮，在坯料上选点，如下列图14所示：图SEQ图\*ARABIC146.坯料划分网格：选中"Workpiece〞，单击按钮，在"NumberofElement〞中输入10000，将实体网格划分为10000个网格，单击GenerateMesh，如图15、图16所示：图SEQ图\*ARABIC15图SEQ图\*ARABIC167.定义坯料的边界传导条件：单击按钮，然后选择HeatE*changewithEnvironment，坯料和被选中的特征线将被显示出来。选取坯料弯曲侧面、上外表、下外表为热交换边界面，被选中的颜色变为绿色，在选中Workpiece的前提下,点击按钮设定毛坯的初始温度为2000°F,如下列图17所示：图SEQ图\*ARABIC178.划分模具网格：选中上模然后单击输入网格数为10000，单击Generate按钮确认生成网格。同理选中下模进展同样操作，如下列图18、图19所示：图SEQ图\*ARABIC18图199.上下模材料类型的选择：选中TopDie，单击按钮，点击，弹框中在Die_Material项中选择Carbide(24%Cobalt).std，点击Load按钮导入材料，选中下模用同样方法导入BottomDie材料，如下列图20、图21所示：图SEQ图\*ARABIC20图SEQ图\*ARABIC2110.定义模具的热边界条件：选中TopDie，单击按钮，然后选择HeatE*changewithEnvironment，选取上模弯曲侧面、上外表、下外表为热交换边界面，被选中的颜色变为绿色，如下列图22所示：图SEQ图\*ARABIC22选中BottomDie，作如上述操作，如下列图23所示：图SEQ图\*ARABIC2311.调整毛坯和模具的位置关系：单击跳出ObjectPosioning窗口，选中Interference,在ApporachDirection中选择Z方向单击其右侧，Interference值为0.0001，单击apply，如下列图24、图25所示：图SEQ图\*ARABIC24图SEQ图\*ARABIC25然后单击OK，跳出一个对话框再单击OK。12.定义毛坯和模具的接触关系：单击Interobject按钮，会出现一个提示选择YES，弹出Interobject窗口。如下列图26所示：图SEQ图\*ARABIC26定义物间附属关系，点击按钮Edit，在Constant后面选择Freeresting，模具和毛坯之间的传递系数自动设为0.0003，单击Close返回上一窗口，如下列图27所示：图SEQ图\*ARABIC27点击按钮，这个操作的意义是将TopDie-Workpiece的接触关系直接等效到Bottomdie-Workpice的关系上，在单击按钮，最后选择Generalall按钮，如下列图28所示：图SEQ图\*ARABIC2813.调整毛坯和模具的位置关系：单击跳出ObjectPosioning窗口，选择Positionobject(要移动的物体):Topdie，选择Reference(参照物):Workpiece，选中Interference,在ApporachDirection中选择-Z方向Interference值为0.0001，单击apply，如下列图29所示：图SEQ图\*ARABIC2914.定义毛坯和模具的接触关系：这个步骤与第12个步骤前操作一样，这里就不再重复描述，如下列图30所示：图SEQ图\*ARABIC3015.保存问题并进展模拟运行：单击按钮，选择Check(检查)，检查是否有遗漏，当显示中出现，说明可以进展运算，如下列图31、图32所示：图SEQ图\*ARABIC31图SEQ图\*ARABIC32再点击Generate，生成".DB〞文件，图SEQ图\*ARABIC33关闭窗口。然后在界面左上角点击File|Saveas，生成".key〞文件，将文件名保存为"SPK-SIM.key〞。之后单击按钮，选择Yes，退出前处理窗口。16.第一次后处理：进入后处理界面：退出前处理后进入DEFORM3D的主界面，点击"SPK-SIM.DB〞文件，单击"Run〞，进展结果计算，当完成第50步运算后完毕，单击PostProcessor〔后处理〕下的"DEFORM-3DPost〞，进入后处理界面。17.观察温度变化图：单击按钮，分别选择坯料和上下模然后选择Thermal下的"Temperature〞，如图34、图35、图36所示：图SEQ图\*ARABIC34图SEQ图\*ARABIC35图SEQ图\*ARABIC3618.进入前处理界面：回到DEFORM3D主界面，选中"SPK-SIM.DB〞文件，点击DEFORM-3DPre，选择最50步进入前处理界面。如图37、图38所示：图SEQ图\*ARABIC37图SEQ图\*ARABIC3819.改变控制参数：单击按钮，翻开模拟控制窗口，将SimulationTitle改为Spikeforging，并将OperationName改为outsetting。OperationNumber设为2确定这个单元被设置为English，选中Deformation和HeatTransfer被激活。如图39所示：图SEQ图\*ARABIC39单击来进展步骤控制的观察，设置NumberofSimulationSteps为60，设置StepIncrementtoSave为5，PrimaryDie为2，WithDieDisplacement为0.015。如图40所示：图SEQ图\*ARABIC40单击按钮，在后Z处输入-0.9，如下列图41所示：图SEQ图\*ARABIC4120.定义毛坯速度边界条件：单击按钮，因为这是一个关于YZ和*Z平面对称的物体。所以分别选择两个对称面,选一个面然后点击按钮，如下列图42、图43所示：图SEQ图\*ARABIC42图SEQ图\*ARABIC4321.设置毛坯和模具的摩擦系数：选择按钮Interobject..,选中Edit然后在Deformation中将Constant设为0.3，在Thermal中Constant设为Forming，然后点击，如下列图44图45图46所示：图SEQ图\*ARABIC44图SEQ图\*ARABIC45图SEQ图\*ARABIC4622.改变上模的速度在成形阶段,模具需要运动,所以要改变Topdiel的速度选中Topdie,点击Movement按钮,speed大小设为2in/sec方向为-Z，如下列图47所示：图SEQ图\*ARABIC47之后单击按钮，选择Yes，退出前处理窗口。进展模拟Run，如下列图48所示：图SEQ图\*ARABIC48四、模拟结果分析.进入后处理界面：点击"SPK-SIM.DB〞文件，单击PostProcessor下的"DEFORM-3DPost〞，进入后处理界面。1.等效应变分析：单击Summary，选择Deformation，如图49、图50所示：图SEQ图\*ARABIC49图SEQ图\*ARABIC50单击，选择Deformation，Strain-Effective，生成等效应变图，如图51图52所示：图SEQ图\*ARABIC51图SEQ图\*ARABIC522、等效应力分析：单击summary，选择Deformation，单击Stress，选择Effection，生成等效应力曲线，如图53所示：图SEQ图\*ARABIC53单击，选择Stress，Effective，分别选择第90步和110步再单击Apply，如图54、图55所示：图SEQ图\*ARABIC54图SEQ图\*ARABIC55从上面两个图可以看出变形完毕后整体应力到达变形过程中最大值，最大应力集中在边缘等锋利边角处，坯料中心处应力最小3.温度分析：单击按钮，选择Thermal下的"Temperature〞然后选择Deformation下的Stress中的Effective，单击Apply。单击按钮，将在显示界面只显示坯料。如图56、图57所示：图SEQ图\*ARABIC56图SEQ图\*ARABIC57再选择TopDie和BottomDie重复上面操作如下列图58图59所示：图SEQ图\*ARABIC58图SEQ图\*ARABIC59从图中可以看出上下模均是中心处热量最高，周围逐渐降低。4、点追踪：单击，在毛坯上选择具有代表性的6个点，选择Ne*t，将会在后处理窗口显示6个点的受压变化曲线，当进展受压演示时，可在曲线上观察到所选点的受力情况，如图60、图61、图62所示：图SEQ图\*ARABIC60图SEQ图\*ARABIC61图625、力—行程曲线：单击，选择stroke,点击ok，如图63所示：图63曲线前半局部为弹性过程，此段曲线斜率较大，