挤压过程模拟分析

挤压过程模拟分析

1.几何模型制造

利用PRO-E软件，建立毛坯，上、下模的实体模型，将实体模型文件以“*.stl”的格式进行保存。

2.将模具坯料导入有限元分析平台

a.打开DEFORM软件，进入DEFORM主界面，单击新建图标，进入

DEFORM前处理界面。

b.打开对话框，单击按钮，弹出“Import

Geometry”对话框，在所保存的文件中调入毛坯。

c. 接着单击按钮，插入上模，在“Object Type”中选中“Rigid”，

即定义上模的对象类型为刚体。选中“Primary Die”，激活主模具开关。

d．用同样的方法调入下模。结果如下：

3.坯料，模具设置（物理属性、运动方向、速度等）（1）设置“Workpiece”的物理属性、运动方向、速度

单击对话框,在温度一栏里输入500。即坯料的初始温度为500。

接着，单击对话框，在“Number of Element”栏中输入“10000”，然后点击按钮，待毛坯出现网格后，单击

按钮.

单击图标，在弹出的对话框中，选择材料

“AISI-1045,COLD[70F(20C)]”即45钢，然后点击按钮即可。

单击图标，在弹出的对话框中，在“Target Volume”栏中选择“Active”，然后点击按钮即可。

（2）设置“Top Die”的物理属性（Rigid），运动方向，速度（1）。

单击图标，在弹出的对话框中，在“Direction”栏中

选择“-Y”；在“Speed”栏中，选择“Defined”，在框里输入

“1”，结果如下：

（3）设置“Bottom Die”的物理属性（Rigid），运动方向，速度（1）。

单击图标，在弹出的对话框中，在“Direction”栏中选择“+Y”；在“Speed”栏中，选择“Defined”，在框里输入“1”，结果如下：

4.模具与坯料关系

（1）选择Input>>Inter-Object命令（或直接点击图标），弹出如图所示的接触询问对话框，询问：“目前对象间的关系不存在，是

否按默认值建立对象间的关系？”单击“Yes”按钮。

（2）进入对象间关系设置对话框，系统已默认了上模与毛坯，下模与毛坯的主仆关系。

（3）单击“（2）Top Die-（1）Workpiec”关系图标，使其高亮显示，

单击按钮。

（4）进入对象间关系信息设定对话框，在“Constant”栏里选择“Cold forming（carbide dies）”；接着点击“Thermal”，在“Constant”栏里选择“Forming”，然后点击“Close”按钮即可。

（4）单击按钮，将上述已定义好的关系信息复制到第二个关系对中。如下图所示

单击“OK”按钮，退出对象间关系信息设定对话框。

5.模拟控制设置

（1）选择Input>>Simulation Controls命令（或点击图标），出现如下界面，选取“Main”菜单进行如下设置：a.定义单位

制:点击“SI”；b.设置模拟类型:在“Mode”栏中在“Deformation”

和“Heat Transfer”上打勾。

（2）点击图标进行如下设置：

（3）点击图标进行如下设置：

点击图标，在“Solver”栏中，将“Sparse”选中；在“Iteration Method”栏中将“Newton-Raphson”选中。（4）点击图标，在“Primary Workpiece”栏中，选择“1-Workpiece”。最后点击按钮即可。

6.检查，设置

选择Input>>Database命令（或点击图标），弹出数据库生成对话框，选择保存路径，我选择默认保存路径。

点击按钮，检查数据库文件是否能够生成，当出现

时，表示设置的条件合适，数据库可以生成，如下图所示（若出现错误，应重新修改）

接着点击按钮，生成数据库文件，单击“Close”按钮。

7.运算

返回前处理界面，返回DEFORM主界面，单击主界面右侧“Simulator”栏的“Start”命令，或单击按钮，进入提前运算对话框，在本文件上出现“Running”绿色高亮显示标志。分析运算完成后，此标志消失。

8.后处理

在DEFORM主界面中，选中本文件，单击主界面右下角的

栏下的，进入后处理窗口。（1）查看等效应变：

在下拉菜单中，选择“Strain-Effective（等效应变分析状态）”，在下拉菜单中，选择“Step-1”作为起始步，单击按钮，可在图形显示窗口动态的查看模拟各个步骤的连续的变化过程。

单击按钮，弹出点追踪对话框，用鼠标连续单击工件上的三个点，各点的坐标会显示在点追踪对话框中，单击“Next”按钮，接受系统默认值，单击“Finish”按钮，系统自动提取这三个点的数据信息。

由此图可以看出：随着挤压过程的不断进行，工件的变形逐渐扩大，即应变逐渐增大；由1点和3点的工作状态和曲线变化可知，此两处

的应变虽然呈上升状态，但波浪形表示很不均匀，由于此两处为上、下模边缘与工件的接触部位，容易产生应力集中，更容易产生残余应力，所以图线呈上图状态。

（2）查看最大应变分布：

在下拉菜单中，选择“Strain--Max Principal”，点击播放按钮查看成型过程中的最大应变分布及其变化情况，接近终了的最大应变分布如下：

从图中可以清晰地看出，在整个挤压过程中应变最大的位置大都集中在下模与工件接触的边缘的尖的位置。此时工件部位的变形最大，即变形最大。所以在挤压过程中，最容易损坏的部位是这些地方，应注意。