山东科技大学材料成型过程计算机模拟上机报告.docx

材料成型过程计算机模拟上机报告 材料成型过程计算机模拟 （Computer Simulation of Material Forming Process） 姓名： 班级： 学号： 2022年6月24日 材料成型过程计算机模拟上机报告 PAGE 2 摘 要： 道钉就是铁路等使用的螺钉，是从国外传过来的一种先进的交通安全产品。道钉的一种英文名字叫做Raised Pavement Marker，这是美式英语的一种叫法，原意是突起路标。道钉的另一个英语名字是Road Stud，这是英国英语或者欧洲的一种叫法，原意是路上的钉子，以形容其带钉的形状。我国选用的道钉的英文名字是美式叫法的Raised Pavement Marker。 通过本次使用Deform-3D金属体积成形软件进行材料成型过程计算机模拟，旨在： 了解道钉成形仿真过程的设置，掌握热成形分析的设置步骤； 掌握热传导分析的边界条件的设置； 掌握多工序过程分析的设置步骤； 关键词：道钉；Deform-3D金属体积成形软件；热传导 0 引言 DEFORM-3D是针对复杂金属成形过程的三维金属流动分析的功能强大的过程模拟分析软件。该软件是一套基于工艺模拟系统的有限元系统，专门设计用于分析各种金属成形过程中的三维(3D)流动，提供极有价值的工艺分析数据及有关成形过程中的材料和温度流动。典型的DEFORM-3D应用包括锻造、摆辗、轨制、旋压、拉拔和其他成形加工手段。DEFORM-3D是模拟3D材料流动的理想工具。它不仅稳定性好，而且易于使用。DEFORM-3D强大的模拟引擎能够分析金属成形过程中多个关联对象耦合作用的大变形和热特性。系统中集成了在任何必要时能够自行触发自动网格重划生成器，生成优化的网格系统。在要求精度较高的区域，DEFORM-3D可以划分细密的网格，从而降低题目的运算规模，并显著提高计算效率。 DEFORM-3D的图形界面功能强大且操作灵活，为用户准备输人数据和观察结果数据提供了有效工具。DEFORM-3D还提供3D儿何操纵修正工具，这对于3D过程模拟极为重要。DEFORM-3D延续了DEFORM系统几十年来一贯秉承的力保计算准确可靠的传统。在国际范围复杂零件成形模拟招标演算中，DEFORM-3D的计算精度和结果可靠性被国际成形模拟领域公认为第一。对于相当复杂的工业零件(如连杆、曲轴、扳手)及具有复杂筋-翼的结构零件、泵壳和阀体的成形模拟，DEFORM-3D都能够令人满意地例行完成。 1 问题分析 1.1 取对称面 采用取对称面的简化模型（1/4）。 1.2 工艺参数 几何体和工具采用1/4来分析 单位：英制(English) 坯料材料(Material): AISI-1025 模具材料(Die Material):AISI-H-13 坯料温度(Temperature): 2000℉ 模具温度(Die Temperature):300℉ 上模速度:2in/s 模具行程:0.75in 1.3 坯料网格划分 尺寸比（Size Ratio）为3，最小单元尺寸（Min Element Size）0.04。如 REF _Ref107142130 \h 图 1 坯料网格。 图 图 SEQ 图 \* ARABIC 1 坯料网格 1.4 热成形工艺分析 对于这个热成形工艺进行数值仿真，要分三道工序进行分析。 (1)模拟10s内料从炉子到模具的热传递。这是从炉子里拿出来进行锻造之前，工件和空气之间进行的热交换。 (2)对坯料停留于下模的2s时间进行模拟。这个过程也是一个热传递的模拟。 (3)进行热传递和锻造工艺共同进行的耦合分析过程。 温度的变化会对后面的塑性产生影响，一般情况下，金属的塑性随温度的降低而降低。 2 热传导工序分析 图 SEQ 图 \* ARABIC 2 热传导工序温度分布图10s内工件和空气之间进行的热交换，如 REF _Ref107145708 \h 图 2 热传导工序温度分布图，50 图 SEQ 图 \* ARABIC 2 热传导工序温度分布图 3 坯料与下模热传导工序 图 SEQ 图 \* ARABIC 3 坯料温度分布图如 REF _Ref107145715 \h 图 3 坯料温度分布图、 REF _Ref107145723 \h 图 4 下模温度分布图，热传导由工件下表面向下模传递，下模等温线呈圆形，中心处温度最高约为511℃，其他位置温度分布均匀，约为296℃。工件下表面温度约1700℃。这说明说明500℃左右 图 SEQ 图 \* ARABIC 3 坯料温度分布图 图 SEQ 图 图 SEQ 图 \* ARABIC 4 下模温度分布图 4.1 应变分析 图 SEQ 图 \* ARABIC 5 等效应变分布图