Deform棒材热挤压过程模拟

铜陵学院课程实验报告

实验名称棒材热挤压过程模拟

实验课程材料成型计算机模拟

指导教师张金标. 专业班级10材控（2）. 姓名彭建新. 学号1010121064 .

2012年04月23日

实验二棒材热挤压过程模拟

1 实验目的与内容

1.1 实验目的

进一步熟悉DEFORM软件前处理、后处理的操作方法，掌握热力耦合数值模拟的模拟操作。深入理解并掌握DEFORM软件分析热挤压的塑性变形力学问题。

1.2 实验内容

运用DEFORM模拟如图2所示的黄铜(DIN_CuZn40Pb2)棒挤压过程（已知：坯料φ90⨯25mm）。

图1 棒材热挤压示意图

挤压工具：尺寸如图所示，材质DIN-D5-1U,COLD，温度3500。

坯料：材质DIN_CuZn40Pb2，尺寸φ98×60，温度6300。

工艺参数：挤压速度10mm/s，摩擦系数0.1。

（二）实验要求

（1）运用AUTOCAD或PRO/e绘制各模具部件及棒料的三维造型，以stl格式输出；

（2）设计模拟控制参数；

（3）DEFORM前处理与运算；

（4）DEFORM后处理，观察圆柱体压缩变形过程，载荷曲线图，通过轴对称剖分观察圆柱体内部应力、应变及损伤值分布状态；

（5）运用DEFORM后处理Flow Net（流动栅格）功能观察金属流动的不均匀性，说明原因；

（6）提交分析报告（纸质和电子版）、模拟数据文件、日志文件。

2 实验过程

2.1挤压工模具及工件的三维造型

根据给定的几何尺寸，运用AUTOCAD或PRO/E分别绘制坯料、挤压模、挤压垫、挤压筒的几何实体，文件名称分别为extrusion workpiece，extrusion die，extusion mandrel，extusion dummy block，extusion chamber。输出STL格式。

说明：上述几何形体尽量在一个空间体系下用相对尺寸绘制，保证它们的装配关系；所有实体造型都要在空间体系的第一象限内，即几何点的坐标值非负。

2.2 挤压模拟

1．前处理

2．建立新问题：

注：单位制度选择：点击Simulation Conrol按钮→Main按钮→在Units栏中选中SI（国际标准单位制度）。

3.添加对象：点击+按钮添加对象，依次为“workpiece”、“top die”、“bottom die”和“object 4”，在Object Name栏中填入extrusion workpiece→点击Change按钮→点击geometry →点击import→选择extrusion workpiece.stl实体文件→打开；重复操作，依次添加extrusion die，extusion mandrel，extusion dummy block，extusion chamber。

4.定义对象的材料模型

5.模拟控制设置

6.实体网格化

说明：工模具不作分析，可以不进行网格划分。

7.设置对象材料属性：在对象树上选择extrusion workpiece→点击Meterial→点击other→选择DIN-CuZn40Pb2→点击Assign Meterial完成材料属性的添加；

8.设置主动工具运行速度：在对象树上选择extusion dummy block→点击Movement→在speed/force选项卡的type栏上选中Speed选项→在Directiont选中主动工具运行，如-Y→在speed卡上选中Define选项，其性质选为Constant，填入数度值，如10mm/s；

9.工件体积补偿：在对象树上选择extrusion workpiece→点击Property→在Target V olume卡上选中Active选项→点击Calculate V olumer按钮→→点击Yes按钮→勾选Compensate during remeshing

10.边界条件定义：在工具栏上点击Inter-Object按钮→在对话框上选择extrusion workpiece—extusion dummy block→点击Edit按钮→点击Deformation卡Friction栏上选中Shear和Constant选项，填入摩擦系数或选择摩擦类型如Hot Forging (Lubricated) →点击Thermal→选中Constant选项，填入传热系数或选择传热类型如Fomging →点击Close按钮→如此重复，依次设置其它接触关系→点击Generate all按钮点击tolerace 按钮→点击OK按钮完成边界条件设置；

保存k文件：在对象树上选择extrusion workpiece→点击Save按钮→点击保存按钮→保存工件的前处理信息→重复操作，依次保存各工模具的信息。

2.2.1 生成库文件

2.2.2 退出前处理程序

在工具栏上点击Exi按钮，退出前处理程序界面。

2.2.3 模拟运算

在主控程序界面上，单击项目栏中的stick extrusion.DB 或tuble extrusion.DB文件→单击Run按钮，进入运算对话框→单击Start按钮开始运算→单击Stop按钮停止运算→单击Summary，Preview，Message，Log按钮可以观察模拟运算情况。2.3 后处理

模拟运算结束后，在主控界面上单击stick extrusion.DB 或tuble extrusion.DB文件→在Post Processor栏中单击DEFORM-3D Post按钮，进入后处理界面。

（1）观察变形过程：点击播放按钮查看成型过程；

（2）观察温度变化：在状态变量的下拉菜单中选择Temperature，点击播放按钮查看成型过程中温度变化情况；

（3）观察最大应力分布：在状态变量的下拉菜单中选择Max Stress，点击播放按钮查看成型过程中最大应力分布及其变化情况；

（4）观察最大应变分布：在状态变量的下拉菜单中选择Max Strain，点击播放按钮查看成型过程中最大应变分布及其变化情况；

（5）观察破坏系数分布：在状态变量的下拉菜单中选择Damage，点击播放按钮查看成型过程中可能产生破坏的情况；

（6）成型过程载荷：点击Load Stroke按钮，生成变形工具加载曲线图，保存图形文件为load.png；

（7）点跟踪分析：点击Point Tracking按钮，根据上图点的位置，在工件上依次点击生成跟踪点，点击Save按钮，生成跟踪信息，观察跟踪点的最大应力、最大应变、温度、破坏系数，保存相应的曲线图。

（8）流动网格分析：点击Flow Net按钮，在对话框中分别选择Starting step和Ending step的数值，点击Next，选择Surface net，点击Next，选中Parallel，点击Next，确定起点平面、终点平面，输入方向矢量和分割面的数量，点击Next，点击Finish，生成金属流动网格数据，点击播放按钮查看流动格变化情况，如图3所示。

3 实验结果与分析