基于ANSYS的铝合金圆棒挤压分析
基于ANSYS软件的挤压过程的数值模拟
压压 力急速增加 ， 由７５ ． ＫＮ上升 到１ ．Ｋ ５５ Ｎ，增加 了两 倍 多，可见摩擦系 数对挤压压 力的影 响是十分显著 的，因 此在挤压过程 中要提高润滑 程度 ，使坯 料和模具 的摩擦
惯 性 力 ； 材 料 流 动 变 形 服 从 Ｌ ｖ — ｓｓ 程 。 ｅ ｙＭｉ 方 ｅ
其 中， 为接触面 的法 向应力 ， 为接触表面 的 摩擦系数 ，同时还要满足 力边 界和 面边 界条 件。
２ 工 程 实 例 模 型
为检 验 分 析计 算模 型 的有 效 性 ， 以工程 中的一 个 实例 进 行分析 计算 。图２ Ｎ示 为金属挤 压坯 料 和挤压 模 具 结构示 意图『。主 要包 括坯料和 模具 ，工作 带长度 为 ６ 】 ３ ｍｍ，坯料 直径 为２ ｍｍ，模具高度２ ｒｍ，模具 角度 为 ０ ０ ａ
面被 当作接触面 ，一个 目标 单元和一 个接触单 元叫作一
接触 分析的 问题 一般 都需要考虑 摩擦 中的非线性 ， 摩擦 使 问题 的收敛性 变得 困难 ，在金属挤 压塑性 成形数 值模拟 中的摩擦边 界条件 定义为： 网 格进 行 网格划 分析过程 中认为
船 舶 机 电设 备 ７ ５
ｅ ａｒ ｈ ｓｅ ｃ
模具不发生塑性变形 。
压 比 为２ 模 具 角 度 为 １。 摩 擦 系 数 分 别 设 定 为 ００ 、 、 ５， ．５
０１ 、０１ 、０２ ． Ｏ ．５ ． 进行数值模拟研究 。
Ｌ
图３ 挤压几何模型 图４挤压后的网格变形图
图６ 出了挤压 压力与 摩擦系 数 的变 化关 系 曲线 ， 示
一
基于ProCAST和ANSYS软_省略_分析径向加载的铝合金轮毂应力分布_苏大为
构分析软件对轮毂的结构进行优化设计，得到最佳的 设计方案［５－ ８］。但是，结构分析中并没有把铸造残余应
法和消除应力的手段，也受着车轮形状和结构本身的 力考虑进来，这样的模拟考虑因素不完全，结果不精
影响。当车轮被安装到车上后，车轮便承受着整车垂 直方向的自重力。其中轮辋部分是通过轮胎的充气压
确。本文利用铸造模拟软件ＰｒｏＣＡＳＴ对新开发的轮毂 产品进行铸造模拟，计算后得到铸件的残余应力，通
Ｄｅ ｃ． ２００７ Ｖｏｌ．５６ Ｎｏ．１２
图２ ＰｒｏＣＡＳＴ的网格单元导入到ＡＮＳＹＳ中 Ｆｉｇ． ２ Ｍｅｓｈ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ＰｒｏＣＡＳＴ ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ ｉｎｔｏ ＡＮＳＹＳ
图５ 仅施加残余应力情况下的等效应力分布 Ｆｉｇ． ５ Ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓｔｒｅｓｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｏｎｌｙ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｓｔｒｅｓｓ ｌｏａｄ ｏｎ ｔｈｅ ｗｈｅｅｌ
铸造
苏大为等：基于Ｐ ｒｏＣＡＳ Ｔ和ＡＮＳ ＹＳ 软件分析径向加载的铝合金轮毂应力分布
·１２８９·
１ Ｐ ｒｏＣＡＳ Ｔ分析轮毂铸造应力
在热弹塑性模型中，应力和弹性应变增量，仍然 符合弹性模型应力和应变增量公式：
１．１ 轮毂低压铸造的应力数值计算 金属的凝固过程经过液态、固／液两相共存和固态
三个阶段，材料的热物理性能和力学性能变化都很大， 而且同一时刻可能存在三个区域共存的现象，因此凝 固模拟涉及的应力一应变本构关系非常复杂。由于固／ 液两相共存区和固相区的力学行为差别很大，因此应 力场的数值模拟分为固／液两相区的模拟和凝固以后阶 段的模拟两部分［９］。本文应力模拟计算采用热弹塑性模 型，热弹塑性模型不直接计入粘性效应，认为材料屈
参数见表３。
ANSYS Workbench在铝合金轮毂结构静力学分析中的应用
ANSYS Workbench在铝合金轮毂结构静力学分析中的应用作者：李维俊邹武锦来源：《山东工业技术》2017年第19期摘要：轮毂作为车辆行驶系统中的重要部件，其结构性能对车辆的安全性有较大影响。
以16×6½J铝合金轮毂作为研究对象，运用UG三维建模软件建立轮毂三维模型，并导入ANSYS Workbench，依据径向与弯曲疲劳试验标准建立有限元模型，对轮毂进行结构静力学分析，得到位移、应力云图，并基于铝合金A356的S-N曲线，生成轮毂安全系数与疲劳寿命云图，综合各项结果，从而判断轮毂强度、刚度及疲劳强度是否合格，可作为轮毂分析的评判标准，对设计有指导作用。
关键词：铝合金轮毂；ANSYS Workbench；疲劳寿命DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.19.0051 引言铝合金轮毂因其质轻、美观、耐腐蚀、安全性好，在小型乘用车中已大量使用，据统计，2014年全球铝合金轮毂的产量已达到2.81亿只。
对于如何分享如此巨大的市场，各轮毂生产企业的首要问题就是高效、精准、低成本地设计出符合顾客需求的轮毂。
一方面，因为轮毂是汽车行驶时各种载荷的主要受力部件，其结构设计必须满足标准要求，以确保其安全性和可靠性；另一方面，随着消费者对汽车外观要求的提高和汽车轻量化发展的大趋势，外观设计与轻量化设计也被考虑到结构设计当中[1，2]。
传统的方法依靠实验获得轮毂的强度和疲劳寿命数据，验证设计是否合理，时间长、成本高，而采用有限元分析软件ANSYS Workbench预先进行设计及分析，能够较快的判断设计产品的合理性，并且结果相对可靠，从而降低的设计成本，缩短了开发周期。
本课题运用UG软件完成轮毂建模后，利用ANSYS Workbench与CAD建模软件的无缝集成，直接导入ANSYS Workbench中，进行径向、弯曲疲劳试验的有限元分析，得到轮毂的应力应变分布，并基于铝合金A356的S-N曲线，进行轮毂的疲劳寿命分析。
ANSYS 模拟圆棒轴向拉伸时出现颈缩的现象
ANSYS 模拟圆棒轴向拉伸时出现颈缩的现象问题描述：用ANSYS 模拟圆棒轴向拉伸时出现颈缩的现象。
设圆棒长l mm = 100 ，为诱导颈缩的出现，取圆棒两端面直径D1 = 10mm ，棒中截面直径D21 = 0.98D 。
材料应力—应变关系为:弹性模量：E=200GPa，泊松比:v =0.3，初始屈服强度:σy=200MPa。
假设为各向同性硬化材料，使用Mises 屈服准则和关联流动法则。
拉长11.2mm。
问题简化：由于圆棒的对称性，取1/4 圆棒进行分析。
在考虑到圆棒具有纵向对称轴，选择轴对称单元。
▪轴对称问题的定义轴对称问题是指受力体的几何形状、约束状态，以及其他外在因素都对称于某一根轴(过该轴的任一平面都是对称面)。
轴对称受力体的所有应力、应变和位移均对称于这根轴。
更多精彩关注公众号：工科小学生1、选择分析类型2选择单元类型Main Menu: Preprocessor →Element Type→Add/Edit/Delete →Add →select Solid 4 Node 182 →OK →Option→K3: Axisymmetric →OK3定义材料参数Main Menu: Preprocessor →Material Props →Material Models →Structural →Nonlinear →Inelastic→Rate independent →Isotropic hardening plasticity →Mises plasticity →Nonlinear →input EX:200e3, PRXY:0.3 →Sigy0 = 200, R0=0, Rinf=400,b=0.192 →OK4 建立几何模型采用轴对称单元时，模型必须建在第一象限 。
Main Menu: Preprocessor →Modeling →create →Keypoint →On workplane ，依次输入坐标（0,0），（0,50），（5,50），（5,10），（4.9,0），apply。
基于ProCAST和ANSYS软件分析径向加载的铝合金轮毂应力分布
Ｄｅｃ．２００７ ＶＯＩ．５６ Ｎｏ．１２
图２ ＰｒｏＣＡＳＴ的网格单元导人到ＡＮＳＹＳ中 Ｆｉｇ．２ Ｍｅｓｈ ｅｌｅｍｅｍｓ ｏｆＰｒｏＣＡＳＴ ｔｒａｎｓｈａｉｔｔｅｄ ｉｎｔｏ ＡＮＳＹＳ
３利用ＡＮＳＹＳ对轮毂铸件进行结构分析
３．１仅施加径向载荷的分析 在轮毂中间凸台面施加所有自由度约束。在轮毂
时间／ｓ
０
９
２３
３０
２４０
２４０．００１
图１计算到１４９０时间步的等效应力结果 Ｆｉｇ·１ Ｔｈｅ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｓ仃ｃｓｓ ａｔ １４９０ ｔｉｍｅ ｓｔｅｐ
２ ＰｒｏＣＡＳＴ网格单元与ＡＮＳＹＳ软件的 连接
压力］Ｘ、ｔｌＶａ
０．１
０．１２１
０．１３
０ １７
０．１７
０１
铸件在ＰｒｏＣＡＳＴ中划分的单元类型为四节点四面
模具材料为Ｓｔｅｅｌ．Ｈ１３，模具之间的传热系数是 ｈ＝５００ Ｗ／ｍ２Ｋ，模具与铸件之间传热系数为ｈ＝ｌ ２８０
礴｜积。
１．３初始条件的确定
铸件浇注温度为７０５℃，模具上模的初始温度为
３６０℃，侧模为３６０℃，下模为４３０℃。充型过程加压
参数见表３。
表３充型过程加压参数
Ｔａｂｌｅ ３ Ｐｒｅｓｓ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｏｆ ｆｉｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ
力考虑进来，这样的模拟考虑因素不完全，结果不精 确。本文利用铸造模拟软件ＰｒｏＣＡＳＴ对新开发的轮毂 产品进行铸造模拟，计算后得到铸件的残余应力，通 过开发的接Ｅｌ程序把铸件的残余应力作为初始载荷导 入有限元分析软件ＡＮＳＹＳ中，再对轮毂进行静态加 载，分析比较了考虑残余应力后轮毂的加载应力分布 情况，验证了由于残余应力和车辆重力的方向并非都 一致，受力情况应该是两种力的叠加，这种叠加可能 是“相加”，也有可能是“相减”的关系，从而模拟分 析了车轮在安装后形成的“初始动态应力”。
有限元作业-铝材挤压过程分析
铝材挤压过程分析（状态非线性问题）1、问题描述（1）问题的提出在用模具挤压型材的过程中，可能由于模具先天设计不合理导致挤压型材从模具口出来后产生一定程度的变形，如果变形超出许可程度，那么工作人员需要进行修模或者重新设计模具。
利用有限元分析软件可以预测型材和模具在挤压载荷的作用下产生的变形和应力，设计人员可以通过计算结果，分析原因，并对模具和挤压方式等进行改进。
（2）问题描述如图1-1所示为金属铝坯料和挤压模具结构示意图，铝的应力应变关系如图1-2所示，坯料与模具之间的摩擦因数为0.1，求挤压过程中坯料内部的应力场变化。
坯料材料参数：弹性模量：E1=69MPa；泊松比：v1=0.26。
模具材料参数：弹性模量：E1=360MPa；泊松比：v2=0.3。
图1-1 金属坯料和模具图1-2 铝的应力和应变关系2、整体规划该问题属于状态非线性大变形接触问题。
在分析过程中根据轴对称性，选择挤压式样和模具纵截面的1/2建立几何模型。
3、选择单元类型，定义材料性能因为该问题属于接触问题，所以选择CONTA172接触单元和TARGE169目标单元以及PLANE182结构单元进行求解。
坯料材料参数：弹性模量：E1=69MPa；泊松比：v1=0.26。
模具材料参数：弹性模量：E1=360MPa；泊松比：v2=0.3。
TARGE169单元实常数设置如图2-1所示：图3-1 TARGE169单元实常数设置4、创建几何模型（1）通过坐标值生成矩形面，选择Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Ar eas/Rectangle/By Dimensions 命令，在出现的对话框中输入点的坐标值分别为：X1=0，Y1=0；X2=8E-3，Y2=0.05；X3=7E-3，Y3=-0.02；X4=0.025，Y4=-0.01。
得到如图4-1所示图形。
图4-1 两个矩形面（2）定义两个关键点，选择Main Menu/Preprocessor/Modeling/Create/Keypoints/In Active CS命令，在出现的对话框中输入关键点编号分别为9，10，坐标值分别为：（8E-3,0，0），（0.025，0，0）。
基于ANSYS的金属挤压过程分析
关 键 词 ：金 属 挤 压 ；建 立 模 型 划 分 网格 ；等 直 线 图
中 图 分 类 号 ：Ｔ ７ Ｇ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ
０ 引 言
（ ）直接 建模 法 ：在 ＡＮＳ １ ＹＳ显 示 窗 口中直 接建 立 节 点和单 元 ，模 型 中没有 实体 。
第３ 期 （ 第 １ ０期 ） 总 ６
２１ ０ ０年 ６ 月
机 械 工 程 与 自 动 化 Ｍ ＥＣ ＨＡＮＩ ＣＡＬ Ｅ ＮＧＩ ＥＲＩ ＮＥ ＮＧ ＆ ＡＵＴ０Ｍ ＡＴ１ ０Ｎ
Ｎ ｏ．３
Ｊ ｎ ｕ ．
文 章 编 号 ： ６ ２ ６ １ （ ０ ０ ０ — ０ ４０ １ ７ —４ ３ ２ １ ） ３ ０ ６ — ３
２１ ０ ０年 第 ３期
张 小 斌 ， 等 ：基 于 ＡＮ Ｙ Ｓ Ｓ的 金 属 挤 压 过 程 分析
・６ ・ ５
建 模 。 自底 向上建 模是 指用 户从 最 低级 的图 元 向上构
造 模 型 。 自顶 位移 图 ，如 图 ５所示 。 选择 ＭａｎＭｅ ｕ Ｇｅ ｅａ Ｐ ｓｐ ｏ ／ ｌｔ ｅ ｕ ／ ｉ ｎ ／ ｎ ｒｌ ｏｔ ｒｃ Ｐ ｏ Ｒ ｓ ｈ
二 ： —— — — 二 誊 二
一
， ： ：：： ． 赫 墨 ０ ： 一一 ： ：
近 年来 ，随着 挤压 机 台数 的急剧 增加 ，挤 压力 的 不断增 大 ，结构形 式 的不 断更新 ， 自动化程 度 的不 断 提高 ，挤压 机也 由 中小 型 向大型化 的方 向发展 。人们 对 挤压 工模具 的设 计计算 、结 构选择 、装卸 方法 、制 模 技术 等提 出 了更 高 的要 求 。挤 压模 具 的形 式 多种 多
基 于 ＡＮＳ ＹＳ的金 属 挤压 过 程 分析
《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》
《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，铝合金管材因其轻质、高强、耐腐蚀等特性，在航空、汽车、建筑等领域得到了广泛应用。
铝合金管材的挤压成形技术作为其生产过程中的关键环节，对于提高产品质量、降低成本具有重要意义。
本文基于有限元法，对铝合金管材挤压成形过程进行数值模拟，旨在优化工艺参数，提高生产效率。
二、铝合金管材挤压成形基本原理铝合金管材挤压成形是一种通过模具对金属坯料施加压力，使其在模具中发生塑性变形，从而得到所需形状和尺寸的管材的工艺过程。
其基本原理包括材料变形理论、热力耦合理论等。
在这一过程中，金属的流动行为和材料的变形特性对最终产品的质量具有重要影响。
三、有限元法在挤压成形数值模拟中的应用有限元法是一种用于求解复杂工程问题的数值计算方法。
在铝合金管材挤压成形过程中，通过有限元法对金属流动、温度场、应力场等进行数值模拟，可以直观地了解材料在挤压过程中的变形行为和力学性能，为优化工艺参数提供依据。
四、铝合金管材挤压成形数值模拟模型建立1. 材料模型：根据铝合金的物理性能和力学性能，建立合理的材料模型。
2. 几何模型：根据实际生产中的挤压模具和坯料形状，建立几何模型。
3. 边界条件：根据实际情况设置合理的边界条件，如模具与金属的接触条件、金属与空气的对流换热等。
4. 有限元网格划分：将几何模型划分为有限个单元，以便进行数值计算。
五、铝合金管材挤压成形过程数值模拟结果分析通过对铝合金管材挤压成形过程进行数值模拟，可以得到金属的流动行为、温度场、应力场等数据。
通过对这些数据进行分析，可以了解金属在挤压过程中的变形行为和力学性能，为优化工艺参数提供依据。
此外，还可以通过模拟结果预测可能出现的缺陷和问题，提前采取措施进行预防和解决。
六、工艺参数优化及生产实践根据数值模拟结果，可以优化挤压速度、模具温度、坯料温度等工艺参数，以提高金属的塑性变形能力和产品的质量。
同时，还可以通过改进模具设计、调整挤压比等措施进一步提高生产效率。
分析铝合金挤压成形过程及模具负载的数值模拟
分析铝合金挤压成形过程及模具负载的数值模拟作者：李营来源：《科学与财富》2017年第29期摘要：本文借助MSC.Marc与MSC.SuperForge等计算分析平台，对材料挤压和模具应力分布变化两个关键环节实施了数据模拟与分析。
通过对模拟方法的合理运用，达到减少试模和修模数量，保证模具结构合理性，并延长模具使用寿命的目的，从而为铝合金材料挤压成形工艺的优化设计提供可靠的参考依据。
关键词：铝合金挤压成形；模具负载；数值模拟铝合金材料挤压是一个动态过程，具有很高的复杂性，其最终目标为获得理想的型材，满足厚度均匀和使用性能要求等。
而想要加工出合格的型材，需要使用模具，并对加工过程中的每一个环节和参数进行严格控制。
数值模拟是实现正式加工前掌握最佳工艺方法和生产参数的重要手段，它的应用能最大限度的规避错误和不合理，确定材料和模具在正式生产时可能发生的变化，从而为模具结构设计调整、生产工艺优化调整等提供可靠的依据。
1数值模拟方法——有限体积法有限体积法又称有限容积法，是指将待模拟区域分为若干控制体积，各控制体积均建立一个节点进行表达。
采用控制方程处理各控制体积得到离散方程，在这一过程当中，须对被求函数和一阶导数组成给出相应的假设，此组成方式即为该方法的离散格式。
借助有限体积法得到的离散方程能使其有良好守恒性[1]。
质量、动量与能量的守恒方程分别为：式（1）～（3）中，ρ表示材料密度；vi表示速度矢量；Sij表示应力张量；E表示内能。
2数值模拟建模2.1有限元模型对规格尺寸为（30×30）mm的型材施以分析，以此提出具体数值模拟方法。
2.2参数设置材料参数如表1所示。
表1 材料参数统计表在材料的摩擦方面，主要选择塑性剪切模型，该模型摩擦系数为0.9。
材料本构关系可表示为：式（4）中，σy表示流动应力；σs表示屈服应力，在12.5MPa-15.0MPa范围内；C表示屈服常量，在22.5MPa-23.0MPa范围内；M表示应变速率的硬化指数，取0.15；N表示应变的硬化指数，取0.11；ε表示应变；挤压速度确定为10mm/s。
基于ANSYS的LY12铝合金表面滚压的有限元分析
变形 （ Ｒ Ｄ 实现表 面晶粒超细化 ， Ｎ Ｙ 作为一 ＣＰ ） Ａ ＳＳ
款 高端 的有 限元 分 析软 件 ， 以方 便 地对 滚压 过 程 可
进行静态的有限元 分析 ， 从而得出滚压压力对材料
表 面屈 服厚度 的关 系 以及 力 对 接触 应 力 、 塑性 应 变 的影 响 ， 为滚 压实 验提供 有用 的实 验参 数 ．
安装在滚子上， 同时 ， 用二维平面代替三维体进行分
作者简介 ： 樊新波（ ９４一） 男， １８ ， 广西大 学机械工程 学院硕士研 究生
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１ Ｏ
南 方 金 属 Ｓ Ｕ ＨＥ Ｎ ＭＥ Ａ Ｓ ０ Ｔ Ｒ Ｔ Ｌ
２０ ０ ８年第 １期
维普资讯
总第 １０期 ６
２０ ０ ８年 １ 月
南
方
金
属
Ｓｕ ． １ ０ ｍ ６ Ｆｅ ｒ ｒ ２ ０８ ｂ ｕａｙ ０
Ｓ ＯＵＴＨＥＲＮ ＭＥＴＡＬＳ
文 章 编 号 ： ０ ９— ７ ０ ２ ０ ） １ ０ ０ ０ １０ ９ ０ （０ ８ ０ — ０ ９— ４
Ｓ Ｓ ｈ ｅ ｔ ｎｈ ｅｗ ｅ ｅｔｉｋｅｓｏ ｔｅｓｒ ｃ ｉ ｄｄ （ ｅ ｒ ｅ ）ｌ ｅ ａｄｔｅｒｌｎ ｏ ｅｗ ｓｒｖａ ｄ Ｙ ．Ｔ ｅｒｌｉ ｓｉ ｂｔｅｎｔ ｃｎｓ ｆ ｈ ｕ ａｅｙ ｌｅ ｄｆ ｍ ｄ ａ ｒ ｎ ｈ ｌ ｇｆｒ ａ ｅｅ ｅ ， ａｏ ｐ ｈ ｈ ｆ ｅ ｏ ｙ ｏｉ ｃ ｌ
基 于 Ａ Ｓ Ｓ的 Ｌ １ 铝 合 金 表 面 ＮＹ Ｙ ２ 滚 压 的有 限元 分 析
樊新 波 ， 志新 ， 尹 张 伟 ， 李丽 黄
（ 广西大学 机械工程学 院 ， 广西 南宁 ５ ０ ０ ） ３０ ４ 摘 要 ： 用采用 Ａ Ｓ Ｓ软件对滚 压过 程进 行静 态的有限元分析 ， 使 ＮＹ 优化 了分析过 程 ， 揭示 了变形 铝合金 Ｌ ２材 料 Ｙ１
铝合金圆棒挤压过程应力场模拟
２３ ｌ ５ ８６ ７ ． ９ ５ ６
２２ ５ ８， ４６
影响由方程 （） ３定义 ，又可评估接触面的相对滑移
速 度 。考 虑 到 不 同的摩 擦 条 件 ，本 模 拟 计 算 中的 摩擦 系数 取０１～ ． 。 ．００３ ０
１９１ ７ ９ ．３
１ ９． ７ ６ ７２ １ ０． ７ ４ ３１ ｌｌ ９０ ０． ７ ８ｌ ４ ８ ＿ｇ
作者简介 ：黄成华 （９ ３ ） １７ 一 ，男 ，福建建瓯人 ，２ ０ ０ ６年毕业 于东北大学 ，材料工程硕士。
收稿 日期 ：２ ０ — ９ ２ ０９ ０ — ８
・
９ ・
黄成华 ：铝合 金圆棒 挤压过 程应 力场模拟
学 术综论
１ ． ３摩擦边界条件
在 本 次模 拟研 究 中 ，确 定 的 摩擦 定律 是 库 伦 类 型 ，摩擦 因子 为ｍ （ ≤ｍ≤１ ，ｍ是 由实 验及 文 ０ ）
塑性变形能量剩余 的部分与 内部结 构变化有 关 ，挤压制 品和模具相对移动引起 的摩擦热精确 值无法知道 ，因为整个挤压过程摩擦 因子都在变 化 。温 度 在 工 件 、模 具 和 衬 垫 上 的分 布 可 通 过 离
图 １ 网格 分 布
散 化解 由能量平 衡方 程 （ ） １获得 。
述： （Ｔ） ｆ （ Ｃ Ｔ ＝ ｋ ｊ＋ 一 ｐ ｐ ） Ｏ ｊ （） １
以Ｍ Ｒ 作为有限元计算分析的平 台，模拟试 ＡＣ 样为６６ 铝合金 圆铸锭 ，为了便于数学处理 ，把试 ０３ 样 理想化 为刚粘 塑性材 料 ；由于铸锭 和制 品为 轴对 称 ，本模拟时选择 四分之一的体积部分来研究。如 图ｌ 所示 ，为 自动生成 的单元 网格分 布 隋况 。
最大 ，说明变形 的结束 ；同时应力从 中心位置 向 周 边 增 大 ，这 里 主 要 是剪 切 应 力 的增 大 。模 子 人 口（ 工作带前沿 ） 处应力增加梯 度较大 ，有较大应
ANSYS Workbench在铝合金轮毂冲击试验中的应用
ANSYS Workbench在铝合金轮毂冲击试验中的应用在追求环保节能的汽车行业，轻量化越来越成为高品质的代名词之一。
铝合金轮毂以其良好的性能、更轻的重量、回收率高等优势成为轮毂行业的主流。
本文以有限元分析软件ANSYS Workbench为工具，对铝合金轮毂的抗冲击性进行分析和预判，为铝合金轮毂产品的开发人员提供设计依据。
标签：有限元分析；Workbench；轮毂；冲击0 引言轮毂由轮辋和轮辐部分组成，轮辐又可细分为轮盘和辐条。
轮辋有规定的设计标准，但轮辐的形状复杂多变，没有统一的要求。
轮毂又叫轮圈，是一个高速旋转件，并且要支撑整个汽车的重量。
为保证轮毂性能的合格，主要对其做冲击试验、弯曲疲劳试验和径向疲劳试验。
在实际开发和生产过程中，我们发现主要影响轮毂性能合格的是其抗冲击性。
本文通过用ANSYS Workbench软件模拟对轮毂冲击应变的模拟分析，并结合实际实验结果对分析进行验证，为轮毂开发人员提供可靠的设计依据，进而缩短开发周期、减少开发成本，从而提高企业的竞争力[1]。
1 有限元分析和ANSYS Workbench的简介1.1 有限元分析简介有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。
还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
1.2 ANSYS Workbench的简介ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（computer Aided design，CAD）软件接口，实现数据的共享和交换。
《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》范文
《基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟》篇一一、引言铝合金因其良好的塑性、可加工性及抗腐蚀性等优点，被广泛应用于航空、汽车、机械等众多领域。
而铝合金管材的挤压成形技术作为其重要的加工手段，对于提高材料性能、优化生产过程具有重要意义。
近年来，随着计算机技术的发展，基于有限元的数值模拟技术在铝合金管材挤压成形过程中得到了广泛应用。
本文旨在探讨基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟的相关问题。
二、铝合金管材挤压成形技术概述铝合金管材挤压成形技术是一种通过模具对铝合金坯料施加压力，使其通过模具型腔，从而获得所需形状和尺寸的管材的加工方法。
该技术具有生产效率高、材料利用率高、产品性能好等优点。
然而，挤压成形过程中涉及的材料流动、温度变化、应力应变等复杂因素，使得实际生产过程中存在诸多不确定性。
因此，对挤压成形过程进行数值模拟具有重要意义。
三、有限元法在铝合金管材挤压成形中的应用有限元法是一种有效的数值计算方法，通过将连续体离散成有限个单元，求解各单元的近似解，进而得到整个问题的解。
在铝合金管材挤压成形过程中，有限元法可以有效地模拟材料流动、温度变化、应力应变等过程，为优化工艺参数、提高产品质量提供有力支持。
四、铝合金管材挤压成形的数值模拟过程1. 建立几何模型：根据实际生产过程中的模具和坯料，建立几何模型。
2. 定义材料属性：根据铝合金的材料特性，定义其弹性模量、屈服极限、热传导系数等物理参数。
3. 划分网格：将几何模型离散成有限个单元，为后续的数值计算做准备。
4. 设定边界条件和加载：根据实际生产过程中的情况，设定边界条件和加载方式。
5. 求解：通过有限元软件进行求解，得到材料流动、温度变化、应力应变等过程的数值结果。
6. 结果分析：对数值结果进行分析，优化工艺参数，提高产品质量。
五、结论与展望基于有限元的铝合金管材挤压成形数值模拟技术为实际生产过程中的工艺优化和质量控制提供了有力支持。
通过数值模拟，可以更准确地预测材料流动、温度变化、应力应变等过程，从而优化工艺参数，提高产品质量。
ANSYS Workbench 静力学结构分析-铝合金弯管内压静力结构分析
返回，刷新
返回 mechanical 窗格，定义铝合金属性
插入载荷
对部件施加约束，无摩擦约束
选择两端面，apply
再约束弯管的 8 个结合孔
求解结果
3、求解模型
查看结果 总体h 静力学结构分析-铝合金弯管接头
问题描述：
铝合金弯头模型，5Mpa 的内压下使用，检验可行性。
1、构建模型 2、预处理
打开 workbench
导入模型
双击 mechanical，打开 mechanical 应用程序
如下图
设置单位系统
定义材料，双击 A2 栏
General material→aluminum alloy +
基于ANSYS软件对棒球棒的疲劳的有限元分析报告
基于ANSYS软件对棒球棒的疲劳的有限元分析报告一、概述本次大作业主要利用ANSYS软件对棒球棒的疲劳进行分析,计算出棒球棒的最大寿命。
然后与实际情况进行比较,证明分析的正确性,从而为棒球棒的优化分析提供了充分的理论依据，并且通过对ANSYS软件的实际操作深刻体会有限元分析方法的基本思想，对有限元分析方法的实际应用有一个大致的认识。
二、问题分析如下图所示为某棒球棒三维模型，自定义尺寸建立几何模型，材料为铝合金，假设每打一次球，等效在棒球棒端部施加1000N载荷，试分析棒球棒的寿命。
图1 棒球棒三、有限元建模寿命分析之前需要进行强度分析，在Windows“开始”菜单中执行ANSYS—Workbench 命令。
创建项目A，进行静力学分析，双击左侧的static structure即可图 2 强度分析项目如图 3所示，采用材料默认的结构铝合金即可，材料的杨氏模量为7.1e10Pa，泊松比为0.33，密度2770kg/m3，端部黑色部分为护套，采用橡胶材料。
图 3 材料定义双击Geometry进入几何模型建立模块，进行几何建模。
棒球棒为圆周对称模型，所以需要建立截面进行旋转，截面草绘如下：旋转后几何模型如下所示：再在端面建立厚度为2mm的橡胶环，同样通过旋转方式建立，如下所示：进入Workbench进行材料设置，其中螺栓和棒球棒分别设置材料为结构钢。
进行网格划分，设置网格尺寸为2mm，最终有限元网格模型如下图所示：图7 网格设置图8 网格模型模拟实际情况，橡胶外表面固定，棒球棒右端施加1000N载荷，如下图所示图9 载荷约束四、有限元计算结果（1）位移变化，如图12所示，结果最大变形为6.5mm，图12 位移云图（2）等效应力计算结果，如图3所示，最大等效应力为88.015MPa图13 等效应力云图添加Fatigue tool进行疲劳分析，Fatigue设置如下寿命云图如下所示，应力最大区域，寿命最小，该棒球棒最多可以使用1e5次，此后便会发生裂纹破坏。
基于ANSYS的大型铝挤压机挤压筒的强度研究的开题报告
基于ANSYS的大型铝挤压机挤压筒的强度研究的开题报告一、研究背景铝挤压技术是一种先进的加工工艺，广泛应用于航空、汽车、电子、建筑等领域。
挤压筒是铝挤压机中最重要的组成部分之一，直接影响挤压产品的质量和生产效率。
因此，对挤压筒的强度进行研究具有非常重要的意义。
二、研究目的本论文旨在基于ANSYS软件对大型铝挤压机挤压筒的强度进行分析和研究，评估挤压筒在生产过程中的可靠性和安全性，为优化挤压工艺提供依据和参考。
三、研究内容和方法1. 对大型铝挤压机挤压筒的结构进行建模和几何分析，包括尺寸、几何形状等。
2. 基于ANSYS软件，利用有限元方法对挤压筒进行分析和求解，分析挤压筒在生产过程中的应力、变形等参数，并评估其强度和可靠性。
3. 对挤压筒强度的评估结果进行分析，以确定其实用性和可行性。
4. 在研究的基础上，提出有关优化挤压筒结构和工艺的建议。
四、研究意义1. 对大型铝挤压机挤压筒的强度进行研究，能够提高铝挤压工艺的安全性和可靠性，保障生产过程的稳定性和持续性。
2. 研究结果可为铝挤压机厂家和生产企业提供有关挤压筒强度和安全性的参考和建议，优化铝挤压工艺和提高生产效率。
3. 本研究可促进现代工业设计和工程技术的发展，提高科技成果的应用水平和经济效益，具有一定的社会和经济意义。
五、研究进度安排本研究计划分为以下几个阶段：1. 阶段一：文献综述和研究方案设计。
（两周）2. 阶段二：抽样选取铝挤压机样品，并对挤压筒进行测量和建模。
（两周）3. 阶段三：利用ANSYS软件对挤压筒进行有限元分析和求解。
（四周）4. 阶段四：对有限元分析结果进行评估和分析。
（两周）5. 阶段五：根据研究结果提出优化挤压筒结构和工艺的建议。
（两周）6. 阶段六：论文撰写和修改。
（六周）六、预期结果1. 研究出大型铝挤压机挤压筒的强度分布等参数。
2. 构建铝挤压机模型，建立基于ANSYS的挤压筒有限元分析模型。
3. 提出有关优化挤压筒结构和工艺的对策和建议。
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Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｂａｓｅｄ ０ｎ ＡＮＳＹＳ ｆｏｒ Ｒｏｕｎｄ Ｂａｒ ｏｆ Ａｌｕｍ ｉｎｕｍ Ａｌｌｏｙ
ＺＨ ＡＮＧ Ｈａｏ－ｑｉａｎｇ
（Ｙｉｙａｎｇ Ｒｕｂｂｅｒ＆ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｇｒｏｕｐ．Ｙｉｙａｎｇ ４１３０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｏｕｎｄ ｂａｒ ｏｆ ａｌｕｍｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ ｗａｓ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｏｆ ＡＮＳＹＳ．Ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ｒａｄｉａｌ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ ｓｔｒｅｓｓ，ｒａｄｉａｌ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｙｏｎ Ｍ ｉｓｅｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍ ｅｎｔ ｍｅｔｈｏｄ ｈａｓ ｖｅｒｙ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ ｔＯ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｄｉｅ ｓｈａｐｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｍ ｏｌｄ ｍ ａｔｅｒｉａ１． Ｋ ｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｏｕｎｄ ｂａｒ ｏｆ ａｌｕｍ ｉｎｕｍ ａｌｌｏｙ； ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ；ｒａｄｉａｌ ｓｔｒｅｓｓ； Ａ ＮＳＹ Ｓ
计 与制 造过 程 中 ，让更 多 的模 具 工 程 师 掌握 这 种 优 化
设计 方法 ，可提高 我 国铝 型材 挤 压 行 业及 其 模 具 制 造
业 的市 场竞 争力 。本文 运用 ＡＮＳＹＳ对 铝 合 金棒 料
的挤压 过程 进行 了有 限元 模拟 。通 过实验 ，可 以从模
３３．７０３ ３１６．８２８ ５９９．９５３ ８８３．０７９ ｌ１６６ １７５．２６５ ４５８．３９ｔ ７４１，５１６ １０２５ １３０８
图 ５ 铝 合 金挤 压 的 ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ应 力 图 参 考 文 献 ： ［１３ 黄 成 华 ．铝 合 金 圆 棒 挤 压 过 程 应 力 场 模 拟 ［Ｊ］．铝 加 工 ，
２Ｏ１０（９）：９－１２．
Ｅ２３ 张朝晖．ＡＮＳＹＳ１２．０结构 分析 工程应 用实 例解 析［Ｍ］． 北 京 ：机 械 工 业 出版 社 ，２０１０．
【上 接 第 ６２页 ） 参 考 文 献 ： ［１］ 傅 志 方 ．振 动 模 态 分 析 与 参 数 辨 识 ［Ｍ］．北 京 ：机 械 工 业
出版 社 ．１９９０． ［２］ 李 皓月 ．ＡＮＳＹＳ工 程 计 算 应 用 教 程 ［Ｍ］．北 京 ：中 国铁 道
出版 社 ，１９９５．
Ｄｙｎａｍ ｉｃ Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍ ｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｈ ｉｎｇｅ Ｐｉｎｓ ｏｆ Ｈｅａｖｙ Ｖｅｈｉｃｌｅｓ Ｕｓｅｄ ｉｎ Ｍ ｉｎｅ
· ６４ ·
机 械 工 程 与 自 动 化
２０１３年 第 ５期
挤 压 的极 限应 力值 为 一９９６．１２２ ＭＰａ，由于 模 具 上 部 开 口是 一 个锥形 的 ，因此 在模 具 的锥 形 中 下部 会 出现 极 限挤 压应 力 。 ２．３ ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ应 力 分 析
［３］ 谭 晶 ．矩 形 橡 胶 密 封 圈 的 有 限 元 分 析 ［Ｊ］．润 滑 与 密 封 ，
２００７，３２（２）：３６－３９．
［４３ 郑 军 ，傅 建 ，李 冬 ．铝 型 材 挤 压 模 具 优 化 设 计 现 状 和 趋 势 ［Ｊ］．金 属 成 型 工 艺 ，２０１２，２０（６）：４７—５１．
ＬＵＯ Ｊｉａｎ
ｆＢａｏＳｔｅｅｌ Ｇｒｏｕｐ Ｍ ｅｉｓｈａｎ Ｍ ｉｎｉｎｇ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００４１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｅｎｔｒａｌ ｈｉｎｇｅ ｐｉｎｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｍ ｏｓｔ ｉｍ ｐｏｒｔａｎｔ ｐａｒｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｈｅａｖｙ ｖｅｈｉｃｌｅ ｗ ｉｔｈ ｃｅｎｔｅｒ ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ｗｈｉｃｈ ｏｆｔｅｎ ｈａｖｅ ｔｒｏｕｂｌｅ ｗｉｔｈ ｌａｃｋ ｏｆ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ。ｔｈｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｎｓ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｈｉｌｅ ｔｈｅ ｖｅｈｉｃｌｅ ｒｕｎｎｉｎｇ ｏｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｏａｄ ｓｕｒｆａｃｅ，ｆｌａｔ ａｎｄ ｂｕｍｐｙ，ｉｔ ｗａｓ ｓｉｍ ｕｌａｔｅｄ ｄｙｎａｍｉｃａｌｌｙ． Ｓｏ ｗｅ ｃｏｕｌｄ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｗｅａｋ ｓｐｏｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｎｓ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅｓ ｏｆ ｓｔｒｅｓｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｅｎｔｅｒ ａｒｔｉｃｕｌａｔｉｏｎ ｖｅｈｉｃｌｅ； ｃｅｎｔｒａｌ ｈｉｎｇｅ ｐｉｎｓ；ｄｙｎａｍ ｉｃ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍ ＶＯ＇
ｎｒ －５７．４
啊 －３３．７０３
－９９６．１２２ －６３４．０６１ ２７２
９０．０６１ ４５２．１２２
— ８１５．０９２ ＾４５３．０３１—９０．９６９ ２７１．０９２ ６３３．１５３
图 ４ 四 棒 挤 压 径 向应 力 图
３ 结 论
将 最 新的有 限元分 析技 术应用 到整个 挤 压模 具设
一 般 来讲 ，应 力 值 越 大 的 区域 ，材料 越 容 易 出现 裂 纹Ｌ３］。图 ５为铝 合 金 挤 压 的 ＶＯＮ Ｍｉｓｅｓ应 力 图 ，可 能 出 现 裂 纹 的 位 置 在 模 具 的锥 形 部 分 最 低 端 ，ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ应力最 大值 为 １ ３０８ ＭＰａ。
拟 结果 后处理 中清楚 地 获得挤 压 的应力 情况 以及 金属 的流 动规律 ，得 出挤压过 程 中试样 及模具 内部应力 、应 变及位 移场分 布 ，提高 了 型 材 的产 品成 型性 和产 品开 发 质 量 ，缩短 了模具 设计 的周期 ，节 省 了由于 反复 试模 而带来 的大量 费用 。应用 ＡＮＳＹＳ对 铝合 金 的挤 压成 型 过程 进行分 析对模 具 的优化 设计具 有重 要意 义 。