圆柱体压缩过程模拟

铜陵学院课程实验报告

实验名称圆柱体压缩过程模拟

实验课程材料成型计算机模拟

指导教师. 专业班级. 姓名. 学号.

2012年04月23日

实验一 圆柱体压缩过程模拟

1 实验目的与内容

1.1 实验目的

进一步熟悉AUTOCAD 或PRO/E 实体三维造型方法与技艺，掌握DEFORM 软件的前处理、后处理的操作方法与热能，学会运用DEFORM 软件分析压缩变形的变形力学问题。 1.2 实验内容

运用DEFORM 模拟如图1所示的圆柱坯压缩过程。

（一）压缩条件与参数

锤头与砧板：尺寸200×200×20mm ，材质DIN-D5-1U,COLD ，温度室温。 工件：材质DIN_CuZn40Pb2，尺寸如表1所示，温度室温。

表1 实验参数

序号 圆柱体直径，mm 圆柱体高度，mm 摩擦系数，滑

动摩擦 锤头运动速度，mm/s

压缩程度，

%

1 100 150 0 1 20

2 100 150 0.2 1 20

3 100 250 0 1 20 4

100

250

0.2

1

20

（二）实验要求

砧板

工件

锤头

图1 圆柱体压缩过程模拟

（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（参考指导书）；

（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）比较方案1与2、3与4、1与3和2与4的模拟结果，找出圆柱体变形后的形状差别，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工模具及工件的三维造型

根据实验给定的几何尺寸，运用PRO/E分别绘制坯料、锤头和砧板的几何实体，文件名称分别为workpiece，topdie，bottomdie，输出stl格式。

2.2 压缩过程模拟

2.2.1 前处理

建立新问题：程序→DEFORM6.1→File→New Problem→Next→在Problem Name栏中填写“Forging”→ Finish→进入前前处理界面；

单位制度选择：点击Simulation Control按钮，点击Main，在Units栏中选中SI，并在Simulation Title栏中填入“Forging”，勾选“Defromation”。

添加对象：点击+按钮添加对象，依次为“workpiece”、“topdie”、“bottomdie”。

定义对象材料：在对象树上选择workpiece，点击General按钮设置物体类型为Plastic，填入温度20℃；点击Meterial，选择DIN-CuZn40Pb2完成材料属性的添加。

导入毛坯：导入已经画好的workpiece的几何实体；对几何实体进行几何检查，质量符合的图形才能进行网格划分并计算，检查质量合格。

实体网格化：在对象树上选择workpiece，点击Mesh，选择Detailed Settings 选项卡，将类型（Type）改为绝对的（Absolute），尺寸比（Size Ratio）改为2，最小单元尺寸（Min Element）改为3，然后生成实体网格。

工件体积补偿：在对象树上选择workpiece，点击Property，在Target V olume 卡上选中Active in FEM + meshing，自动生成体积补偿。

用样的方法定义上模topie，物体类型为Rigid，温度为20℃，勾选Primary Die。

设置上模参数，进入运动参数窗口，设置参数Directiont为-Z，Speed为1mm/s。

定义下模bottomdie，与上模方法相同，但不勾选Primary Die。

模拟控制设置：点击Simulation Control按钮，点击Step按钮→在Number of Simulation Steps填入模拟步数为30（计算得出的）→Step Increment to Save设置

存储增量为3→在Primary Die栏中选择topie→在With DieDisplacement栏中填入步长为1→点击OK按钮完成模拟设置。

调整对象位置关系：在工具栏点击Object Positioning按钮进入对象位置关系调整对话框→改变X、Y、Z的数值来调整位置→点击OK按钮完成。

边界条件定义：在工具栏上点击Inter-Object按钮→在对话框上选择workpiece—topdie→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（方案1、3和3、4组实验的摩擦系数）→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。

2.2.2 生成库文件

在工具栏上点击Database generation按钮→在Type栏选中New选项→选择路径（英文）→填入数据库文件名（英文），如Forging →点击Check按钮→没有错误信息则点击Generate按钮→完成模拟数据库的生成。

2.2.3 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。

2.2.4 模拟运算

在主控程序界面上，单击项目栏中的forging.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forging.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。