材料成型数值模拟设计实验文章教学材料

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1、学生学号 实验课成绩学 生 实 验 报 告 书实验课程名称材料成型数值模拟设计实验开 课 学 院材料学院指导教师姓名 学 生 姓 名 学生专业班级成型1001班2012-2013学年第二学期实验教学管理基本规范实验是培养学生动手能力、分析解决问题能力的重要环节；实验报告是反映实验教学水平与质量的重要依据。为加强实验过程管理，改革实验成绩考核方法，改善实验教学效果，提高学生质量，特制定实验教学管理基本规范。1、 本规范适用于理工科类专业实验课程，文、经、管、计算机类实验课程可根据具体情况参照执行或暂不执行。2、 每门实验课程一般会包括许多实验项目，除非常简单的验证演示性实验项目可以不写实验报告外

2、，其他实验项目均应按本格式完成实验报告。3、 实验报告应由实验预习、实验过程、结果分析三大部分组成。每部分均在实验成绩中占一定比例。各部分成绩的观测点、考核目标、所占比例可参考附表执行。各专业也可以根据具体情况，调整考核内容和评分标准。4、 学生必须在完成实验预习内容的前提下进行实验。教师要在实验过程中抽查学生预习情况，在学生离开实验室前，检查学生实验操作和记录情况，并在实验报告第二部分教师签字栏签名，以确保实验记录的真实性。5、 教师应及时评阅学生的实验报告并给出各实验项目成绩，完整保存实验报告。在完成所有实验项目后，教师应按学生姓名将批改好的各实验项目实验报告装订成册，构成该实验课程总报告

3、，按班级交课程承担单位（实验中心或实验室）保管存档。6、 实验课程成绩按其类型采取百分制或优、良、中、及格和不及格五级评定。附表：实验考核参考内容及标准观测点考核目标成绩组成实验预习1 预习报告2 提问3 对于设计型实验，着重考查设计方案的科学性、可行性和创新性对实验目的和基本原理的认识程度，对实验方案的设计能力20%实验过程1 是否按时参加实验2 对实验过程的熟悉程度3 对基本操作的规范程度4 对突发事件的应急处理能力5 实验原始记录的完整程度6 同学之间的团结协作精神着重考查学生的实验态度、基本操作技能；严谨的治学态度、团结协作精神30%结果分析1 所分析结果是否用原始记录数据2 计算结果

4、是否正确3 实验结果分析是否合理4 对于综合实验，各项内容之间是否有分析、比较与判断等考查学生对实验数据处理和现象分析的能力；对专业知识的综合应用能力；事实求实的精神50%实验课程名称 材料成型数值模拟 实验项目名称利用DEFORM模拟镦粗锻造成型 实验成绩实 验 者 专业班级成型1001班组 别同 组 者实验日期2013年4月8日第一部分：实验预习报告（包括实验目的、意义，实验基本原理与方法，主要仪器设备及耗材，实验方案与技术路线等）一、 实验目的1） 了解认识DEFORM软件的窗口界面。2） 了解DEFORM界面中功能键的作用。3） 掌握利用DEFORM有限元建模的基本步骤。4） 利用DE

5、FOR模拟铸造成型过程（包括Pre、Simulator、Post Processer）。二、 实验原理DEFORM是一套基于有限元的工艺仿真系统，用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。通过在计算机上模拟整个加工过程，帮助工程师和设计人员： 设计工具和产品工艺流程，减少昂贵的现场试验成本。 提高工模具设计效率，降低生产和材料成本。缩短新产品的研究开发周期。DEFORM-2D（二维）适用于各种常见的UNIX工作站平台（HP，SGI，SUN，DEC，IBM）和Windows-NT微机平台。可以分析平面应变和轴对称等二维模型。它包含了最新的有限元分析技术，既适用于生产设计，又方便科学

6、研究。三、 实验步骤1DEFORM前处理过程（Pre Processer）1） 进入DEFORM前处理窗口。2） 了解DEFORM前处理中的常用图标3） 设置模拟控制4） 增加新对象5） 网格生成6） 材料的选择7） 确立边界条件8） 温度设定9） 凸模运动参数的设置10）模拟控制设定11）设定对象间的位置关系12）对象间关系“Inter-Object”的设定13）生成数据库14）退出前处理窗口2DEFORM求解（Simulator Processer）3DEFORM后处理（Post Processer）1) 了解DEFORM后处理中的常用图标。2）动画显示3) 步的选择4）节点距离测量5)

7、真实应变6）应变云图显示7）金属流线显示8）载荷行程曲线显示9）点追踪四、实验任务DEFORM-2D圆柱体镦粗模拟分析上机操作已知条件毛坯尺寸：底面半径60mm，高度200mm毛坯材料：AISI-10251800-2200F(1000-1200)毛坯温度：1200单元数：10000模具尺寸：长度200，宽度150，高度60上模压下量100mm，压下速度10mm/s完成如下操作(1) 在DEFORM-2D/Preprocessor中建立圆柱体镦粗模拟分析模型，生成以“姓名拼音-学号”命名的.DB文件。(2) 对镦粗过程进行模拟，完成以下操作：1） 提取模型模拟所得结果：最大和最小应变、工件尺寸（

8、底面半径和鼓形半径）、载荷-行程曲线(3) 在模型基础上，分别改变毛坯初始温度（900、1000、1100、1200），压下速度（5、10、15、20mm/s）进行模拟，完成以下操作：1）测量四种温度和速度下，毛坯最终成形尺寸（X、Y方向尺寸），作出尺寸随温度和速度变化曲线。2）测量四种温度和速度下，毛坯最大载荷值，作出载荷随温度和速度变化曲线3）测量四种温度和速度下，毛坯最大和最小等效应变值，最大和最小温度值，作出应变随温度和速度变化曲线。第二部分：实验过程记录（可加页）（包括实验原始数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）一、前处理1. 进入DEFORM前处理窗口在安装有Window

9、s操作系统和deform-2D软件的系统中，单击启动软件，进入前处理窗口。如图所示：选择file|new，增加一个新问题，出现问题设置窗口。保持系统设置不变，单击next按钮，打开deform-2D前处理器，进入前处理环境。如下图所示： 2. 设置模拟控单击图标，打开“simulation control”窗口。在该窗口中改变模拟标题为newtrial，选择系统单位为“SI”，其他默认为系统设置，单击OK按钮退出窗口。如图下图所示：3. 增加新对象通过单击对象树下等插入对象按钮，添加新对象workpiece，单击按钮，为新增对象建立几何模型。单击edit按钮，出现一个空白表格，在表格中顺序顺序

10、（逆时针）输入各特征点等坐标X、Y、R。输入完成后，单击apply按钮，将数据写入系统，此时系统中将显示所见图形。再次单击插入对象按钮，插入上下模Top die、bottom die。如下图所示:表3-1workpiece各特征点坐标序号XYR10002600036020004020005000表3-2top die各特征点坐标序号XYR1020002100200031002600402600502000表3-3Bottom Die各特征点坐标序号XYR100020-6003100-6004100005000 4. 网格生成为了将workpiece生产网格，单击mesh按钮。在Tool标签下对

11、网格数量进行选择，设置为10000，如图4.1.1所示。在detailed settings中将Size Ratio设置为1，单击Generate Mesh按钮，生成网格如下图所示：5. 材料的选择单击“workpiece使其高亮显示，单击材料按钮，右边显示材料选择窗口，单击steel，选择材料AISI-10251800-2200F(1000-1200C)。单击Assign Material按钮，将所选材料导入到Workpiece中，如下图所示：6 确立边界条件单击按钮进入边界条件选择窗口，单击选择按钮，用鼠标选择左上角第一点，继续选择左下角第二点，两点选择后，毛坯对称中心轴将高亮显示，这便是

12、毛坯的边界。边界选好后，单击按钮，“Velocity”会出现“X，Fixed”，说明边界条件已经确定。如图所示：7.温度设定次单击“workpiece”、“Top Die”、“Bottom Die”中的general图标，在“Temperature”中单击Assign temperature按钮，输入合适的温度值，单击OK，使温度确定下来。如图所示： 8.凸模运动参数的设置单击“Top die”，待其高亮显示后单击Movement图标，设定凸模的运动参数，如下图所示9.模拟控制设定单击图标，打开模拟控制窗口，再单击step按钮进入步控制，依次对各项进行设置，单击ok退出，如下图所示：10设置对

13、象间的位置关系单击按钮，弹出的窗口，在此窗口中可设定对象间的位置关系。单击interference按钮。选择Positioning Object为“Workpiece”，“reference”中选择“Top Die”，在“Approach Direction”选择方向为“Y”，单击“Apply”按钮，毛坯与凸模的位置关系就确定了。同理设置“Bottom Die” 在“Approach Direction”选择方向为“-Y”，单击“Apply”按钮，毛坯与凹模的位置关系就确定了。11.对象间关系“Inter-Object”设定单击按钮，由于当前没有设定关系，会弹出一个对话框询问是否希望系统添加默

14、认的关系，单击Yes按钮后，进入过盈对象关系设定窗口，如下图所示： 选择Top Die（1）workpiece，单击Edit，将constantly选项设置为0.3，其他为系统默认设置即可，单击close。同样设置Bottom Die（1）workpiece。如下图所示：单击图标，然后单击Generate All按钮，毛坯与凸凹模的接触即生成，单击Ok退出。12生成数据库单击按钮，出现如图9.1所示的窗口，单击Check按钮，开始对各项数据进行检查。如下图所示。检查无误后，单击Generate按钮生成数据库。单击Close按钮，退出该窗口。13.退出前处理窗口单击保存按钮，关闭前处理窗口。二Deform求解1.打开一个预保存的问题2.求解，单击Run，开始模拟，如下图所示：三 Deform后处理1、当模拟完成后，输出毛坯等效应变图及最大和最小应变。2、单击“post processor”中的“Deform-2D Post”，弹出后处理窗口。单击图标，标志中点（0,100），（60,100），即为最大半径点。点next，再点finish。