毕业论文--金属塑性成形过程模拟大学生生.docVIP

金属塑性成形过程模拟 材型10-3班 畅波一、模拟题目 采用ANSYS对圆柱形紫铜管进行挤压分析。如下图示，图1为圆柱形紫铜管坯料尺寸；图2为凸模压头尺寸；图3为凹模尺寸。规定坯料材料选用紫铜，凸模压头及凹模材料为Cr12MoV，下压量ΔH=30mm，摩擦系数μ=0.15。 题目分析：紫铜管在挤压过程中会发生塑性变形，因此其模拟属于大变形问题。接触类型属于非线性接触。由于模具与工件均为对称件，因此在模拟过程中建立1/4三维模型，不仅可以观察工件外部变形情况，同时易于观察内部变形情况。由于ANSYS中不存在单位，为了数据统一，因此所有参数采用国际统一单位。 图一 图二 图三 二、材料分析 通过查阅相关材料手册，信息如下： 紫铜 密度：ρ=8.9×103 ㎏/m3； 弹性模量：E=120×109 Pa； 泊松比：μ=0.33； 屈服极限σ=75×106 Pa； Cr12MoV 密度：ρ=7.854×103 ㎏/m3； 弹性模量：E=220×109 Pa； 泊松比：μ=0.28； 屈服极限σ=750×106 Pa； 三、操作过程 简要概述： 1.建立有限元模型 可以通过Pro/E或者UG软件建立模型，导入ANSYS中；或者直接在ANSYS软件中建立模型。本次模拟选择ANSYS直接建立模型。 创建凹模平面。首先，以凸、凹模及坯料平面中轴线和凹模底端为坐标轴建立坐标系，根据题目所给尺寸计算关键点坐标并作图；然后，根据关键点坐标连线，连线时要注意线的方向要一致，否则在创建角度线的时候会出现错误（多次错误后总结）。最后，删除多余线，生成线倒角并旋转凹模生成面，完成凹模的平面的创建。 创建坯料平面。创建坯料模型时使用的是角端点坐标建立，角端点建立需要输入坯料左下角的横坐标、纵坐标，坯料的宽度和高度。 创建凸模平面。同样采用角端点坐标建立的方法，由于凸模上下表面积不同，故把凸模分成上下两部分分部建立。 完成凹模、坯料、凸模平面的建立后，由于模具与工件均为对称件，因此在模拟过程中建立1/4三维模型，所以旋转90°。模型创建完成。 2.选择单元类型（3种单元类型） Solid 8node 185；Contact—3D target 170（刚性面）； Contact—8 nd surf 174（柔性面）； 3.设置实常数 4.定义材料参数 5.划分网格 多次尝试给定网格大小划分网格不成功，所以选取自由划分形式，为避免错误，划分时，对各部分单独进行划分。 6.赋予接触面类型 选用meshtool中的element attribute将2种接触单元分别附给模具、工件； 7.定义接触对 需要创建三组接触对，分别为凸模两部分之间表面接触，凸模与工件上表面接触；凹模与工件后表面接触。 8.施加约束与载荷（位移） 1）凹模下表面全部固定； 2）模具与工件对称面全部施加对称约束； 3）凸模下表面施加向下的位移约束； 9.求解运算 10.结果分析，动画演示 详细过程： 第一步：更改工作名和工作标题 1）选择Utility Menu/File/Change Jobname命令，弹出【Change Jobnanme】对话框，在Enter new jobname中输入新工作文件名changbo，单击OK按钮，关闭对话框。 2）选择Utility Meum/File/Change Title命令，出现【Change Title】对话框，输入新标题cb，单击OK按钮，关闭对话框。 第二步：建立模型 1）选择Preprocessor/Modeling/Creat/Keypoints/In Active Cs命令，出现【Creat Keypoints in Active Coordinate System】对话框。在弹出的对话框中依次输入1（0.015,0,0）、2（0.055,0,0）、3（0.055,0.122,0）、4（0.0205，0.122,0）、5（0.0205,0.047,0）、6（0.015,0.047,0），点击OK按钮，关闭该对话框，结果如图4所示。 图4 创建关键点 2）选择Preprocessor/Modeling/Creat/Lines/Straight Line命令，弹出【Creat Straight Line】对话框。依次拾取点1和2、点2和3，点3和4、点4和5、点1和6，单击OK按钮，关闭该对话框，结果如图5所示。 图5 连接关键点 3）选择Utility Menu/PlotCtrls/Numbering命令，在弹出的【Plot Numbe