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1、word材料成型软件应用结课报告专 业：材料成型及控制工程班 级：学 号：姓 名： / 材料成型软件应用报告之一：ANSYS模拟报告六角铆钉冲压过程应力应变分析1、问题描述如图1所示为六角铆钉的示意图，对它的成形过程进行结构静力分析。图 1（a） 图1（b）。2、问题分析该铆钉由下半部分空心圆柱和上半部分一个正六棱柱组成。可采用自顶向下建模。先建正六棱柱，然后创建两个半径不同，高度也不同的圆柱体进行体相减得到空心圆柱体，然后划分网格，最后求解分析模型。3、模拟计算过程1、定义工作文件名和工作标题1）定义工作文件名：File Chang Jobename2）定义工作工作标题：FileChange
2、 Title在文本框中输入rivet单击OK，关闭对话窗口。3）重新显示：Plot Replot2、显示工作平面1）显示工作平面：WorkPlane Display Working Plane2、参数选择：GUI：Main MenuPreferences操作后弹出对话框，选择structural，单击OK。如下图2所示：图 23、定义材料属性 GUI：Main MenuPreprocessorMaterial PropsMaterial Models操作后弹出对话框，选择StructuralLinearElasticIsotropic，弹出对话框，在EX中输入2e11，PRXY中输入0.3，单
3、击OK。如图3所示：图 34、创建几何模型：1）关闭坐标系符号：PlotCtrlsWindow ControlsWindow Options在Location of triad后选中Not shown单击OK，如下图4所示：图 42）生成正六棱柱体：GUI：Main MenuPreprocessorModeling CreateVolumesPrismHexagonal在弹出对话框中在半径Radius处输入6，在深度Depth处输入2，单击OK如下图5所示：图 5生成正六棱柱体如下图6所示：图 63）平移工作平面：WorkPlaneOffset WP by increments，在X,Y,Z
4、Offset栏中输入0，0，-12单击Apply，如下图7所示：图 74）创建一个圆柱体：PreprocessorModelingCreate Cylinder Solid Cylinder，在弹出对话框中输入半径4，高度12，单击OK生成圆柱如图8，图9所示：图 8图 95)生成另一个圆柱体：Preprocessor Modeling Create Volumes Cylinder Solid Cylinder半径2，高度5，单击OK，如图10，图11所示：图 10图 116）体相减操作：PreprocessorModeling Operate Booleans Subtract Volum
5、es，大圆柱减去刚生成的小圆柱体，如图12图13图14所示：图 12图 13图 147）体相加操作：PreprocessorModelingOperateBooleans Add Volumes，拾取Pick All按钮，如图15所示：图 155、网格划分：定义单元类型：GUI：Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，操作后弹出对话框，单击Add按钮。在弹出的对话框中左边选择Structural Solid，右边选择Brick 8 node 185单元，单击OK，最后单击Close,如图16所示：图 16GUI:Preprocessor
6、 MeshingMeshTool在弹出对话框在Global单击set在SIZE 框后输入0.5，单击OK，如下图17所示：图 17单击Mesh，再单击pick all，网格划分结果如下图18所示：图 186、施加约束：Solution DefineLoadsApplyStructural DisplacementOn Areas，选中正六棱柱的上正六边形，单击OK,在弹出对话框中单击OK，如图19图20所示：图 19图 207、施加载荷：Solution DefineLoadsApply Structural PressureOn Areas，选择空心圆柱的上端面，设置载荷为1000Pa，如图
7、21图22图23所示：图 21图 22图 238、定义分析类型：GUI：SolutionAnalysis TypeNewAnalysis选择Type of Analysis 为Static，单击OK，如图24所示：图 249、选择求解器：GUI：SolutionAnalysis TypeSoln trols，在Timeatendofloadstep处输入1；在Numberofsubsteps处输入20，如下图25所示设置，然后单击OK。图 2510、开始求解：GUI:SolutioSolveCurrent LS，在弹出对话框单击OK，YES直到出现Solution is done，表明计算结束
8、，结果如图26所示：图 264、模拟结果分析1、应力分析： GUI:General PostProc Plot Resulcontour plotNodal SoluStressvon Mises stress 在Scale Factor 后选中True Scale ，分别选择在X、Y、Z方向和Von Mises单击OK，如图27至32所示：图 27图 28（X）图 29（Y）图 30（Z）图 31 图 32图28为X轴方向的应力，图29为Y方向的应力图，图30为Z方向的应力图，图31，图32为Von Mises应力，从图31可知，从整体上看应力从铆钉顶部空心圆柱处往正六棱柱方向应力逐渐减小；
9、正六棱柱的应力从中心往四周处逐渐减小从上往下逐渐减小，在边缘处下层的应力值最小为18.6291Mpa；但是从图32可以看出应力最大值是出现在空心圆柱与下方实心圆柱的交界处，其值为1301.37Mpa。2、位移分析：GUI:General PostProc Plot Resulcontour plotNodal SoluDOF SolutionDisplacement vector sum后选中True Scale ，分别选择在X、Y、Z方向和Displacement vector sum单击OK，如图33至35所示：图 33（X）图 34（Y） 图 35（Z）图 36图33至图36分别为X，Y
10、，Z，Mises位移，从图36可知，在靠近空心圆柱的最上端的等效位移最大，沿着空心圆柱体往下到六棱柱体等效位移逐渐减小，在六棱柱体上达到最小值。3、应变：GUI:General PostProc Plot ResulNodal SoluElastic Strain选择X、Y、Z和von Mises elastic strain，选择OK，如图37至41所示：图 37（X）图 38（Y）图 39（Z）图 40图 41从图40可以发现应变情况与应力变化的情况相似，最大应变出现在与空心圆柱下端接壤的侧，六棱柱的上方整体上从上到下逐渐减小，六棱柱体上从到外逐渐减小，从上到下逐渐增大。5、分析结论这次实
11、验是模拟铆钉冲压的应力变化，由模拟结果分析中可以总结出：1、总的来说等效应力和等效应变在空心圆柱下端接壤处侧最大，空心圆柱往下到六棱柱体越来越小，六棱柱体从中心心到边缘处也越变越小，因为中心到六个边的距离不一样其应力发生的变化也不相同，在个边的中心部位与正六棱柱中心部位应力变化不大。这使铆钉头部受力不均更容易产生变形，因此在设计时应该把铆钉头部边缘设计得离中心处一样的距离。2、在靠近空心圆柱的最上端的等效位移最大，沿着空心圆柱体往下到六棱柱体等效位移逐渐减小，在六棱柱体上达到最小值。因此在铆钉的头部发生应力应变比较小变形也小、空心圆柱部分变形比较剧烈，尤其是侧与实心圆柱接触的部位。所以要根据铆
12、钉的应力应变情况来合理设计选材。3、由位移模拟分析可知，铆钉的圆柱体部分都在缩小，说明铆钉截面积变大，高度会变小。这要求我们在设计产品时特别是受载荷作用的零件时，要考虑受力后材料的变形量。材料成型软件应用报告之二：DEFORM模拟报告粗轧过程模拟1、问题描述 用Deform来模拟粗轧的过程如图1所示。工件为八棱柱，材料为TITANIUM 6Al-4V，其尺寸大小如图2所示。其他材料为AISI D3，轧辊的速度为2 in/sec，工件的初始温度为1500F，轧辊和胎具温度为200F，分析它的应力应变、温度、位移等变化。图- 1 图- 22、问题分析这次实验是模拟粗轧的过程来分析其应力、应变、温度
13、、位移变化等。对工件划分网格为14层，轧辊的网格层数为7层，胎具网格层数为5层。对于整个轧制过程划分为220步，分为两道次操作。3、模拟计算过程1、创建新问题：打开工作界面，单击File | NewProblem，选择Cogging Wizard，单击Next，输入文件名为“Cogging”，单击Finish，进入前处理界面，如图3图4所示：图- 3图- 4在安装2、设置初始条件和基本参数：1）在弹出对话框中在Simulation Title输入Cogging Simulation，Units栏中选择English，然后点击Next，如图5所示：图- 52）在弹出对话框中不修改其中参数单击Ne
14、xt。3）在接下来的对话框中选择Generate billet using cogging wizard，在下面的Load material from中选择USERKEY项，点击Next，选择八棱柱的作为工件，点击Next，如图6所示：图- 63.网格划分：在对话框的第一个Elements一栏中输入单元数为100。在下面的Size ratio一栏中输入1，即尺寸比率为1。然后在下面的Layers一栏中输入14，即层数为14。点击按钮，单击Yes生成工件网格，然后点击Next如图7所示：图- 74.定义温度参数：在对话框中选择Billet Temperature栏，并设置工件温度1500F点击Next，如图8所示：图- 85. 设置轧辊参数：在弹出的对话框中选择Generate dies using cogging wizard，在Load material form一栏中选择USERKEY按钮，自己输入材料，点击Next6. 导入轧辊模型：在弹出对话框中选择Mode一栏中的Template，单击Next，如图9所示：图- 97. 轧辊网格划分：在弹出对话框中在第一栏中输入100。在Size ra
