ABAQUS挤压工艺建模流程示意版

ABAQUS 挤压工艺建模流程

ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。现采用ABAQUS对棒材挤压过程工艺进行分析。主要分析温度，应力，应变三者之间的耦合关系。分析不同来料温度，不同变形速率及不同变形程度对挤压工艺的影响。

1.建模，采用国际标准单位制（m，kg，s，℃）

根据棒材挤压工艺可知，整个模型为轴对称，物理模型为几何对称，边

界条件对称，在考虑到计算效率的前提下，现采用1/4模型进行模拟分

析。取来料尺寸为Φ20mm×50mm（高）。具体模型参见图1：

图1 来料

图2 凹模

图3 凸模（挤压板）

2. 材料属性 板坯选用材料为GH4169，模具选用H13，具体材料参数见下

表。（高温段的应力应变就是参见你发过来的资料，不再重复，论文里面添加上） 材料 密度kg/m 3 弹性模量Gpa 泊松比 热导率 W/m ·K 比热容 J/kg ·K 线膨胀 K -1 GH4169 8240

202.7 0.37 27.6 704 1.86X10-5 H13 7800

200 0.3 28.4 560 1.3X10-5 具体参数设置如图2、3所示。

图2 坯料参数设置界面

图3 模具参数设置界面

3. 装配，将坯料进行定位，模具进行定位，为后续边界条件施加提供物理

模型，选取X负方向为挤压方向，YZ平面为凹模下端面，整个模型以

Y面和Z面对称分布，如图4、5、6所示。

图4 板坯组装图—1

图5 板坯组装图-2

图6 板坯组装图-3

4. 分析步设定，本为主要分析挤压工艺，分析应力应变以及温度的变化情

况，故选择分析类型为Dynamic，Temp-disp，Explicit，分析步总时间根据现场工艺确定（如挤压速度为60mm/s时，分析时间定位2s）。选用显式求解可提高计算效率，并可准确模拟准稳态塑性成型。增量步选

用自动控制，以控制求解的精度。具体设定如图7所示。

图7 分析步设定

5. 边界条件，根据挤压工艺情况，需考虑板坯的外表面与空气的辐射与对

流，根据相关文献及现场经验，设定综合换热系数为200W/m2·K，对

称面分别选用Y面和Z面。设定上模挤压速度，现以20mm/s为例如图

8所示。

图8 上模挤压速度设定选取Y面为对称平面，如图9所示：

图9 Y面对称

选取Z面为对称平面，如图10所示：

图10 Z面对称

6.接触设定及刚体设定，本模拟模具设定为刚体，以确保模拟的准确性，将

上模及凹模设定为刚体如图11所示。选取坯料的外表面为接触表面，分别设定与上模以及凹模的接触，摩擦系数选用0.1，坯料与模具间换热系数为20KW/m2·K，接触设定参见图12所示。

图11 刚体设置

图12 接触设置

7. 温度设定，设定板坯初始温度，现以1100℃为例（见图13所示）。同样

操作，设定模具初始温度为200℃。

图13 板坯初始温度设置

8.网格划分，考虑到计算效率与精度，采用8节点热力耦合六面体减缩积

分单元C3D8RT，网格尺寸2mm，坯料共划分单元980个，上模300个，凹模3000个，具体网格划分如图14所示：

图14 网格划分

9.创建作业，并提交进行分析。见图15所示。

图15 作业提交并运算