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1、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 指引教师 专业班级 姓 名 学 号 04月23日实验一 圆柱体压缩过程模拟实验目的与内容1.1实验目的进一步熟悉AUOAD或O/实体三维造型措施与技艺，掌握EFO软件的前解决、后解决的操作措施与技能,学会运用DEFORM软件分析压缩变形的变形力学问题。12实验内容砧板工件锤头图1 圆柱体压缩过程模拟运用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2020020m，材质DI-D5-1U，OLD,温度室温。工件:材质DIN_CuZn0b2，尺寸如表1所示，温度室温。表1 实验参数序号
2、圆柱体直径，m圆柱体高度，m摩擦系数,滑动摩擦锤头运动速度,m/s压缩限度，%001500202100500.210310250020400502120（二)实验规定(1)运用AUTOCAD或RO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前解决与运算（参照指引书);(4)DEFORM后解决,观测圆柱体压缩变形过程，载荷曲线图，通过轴对称剖分观测圆柱体内部应力、应变及损伤值分布状态；(5)比较方案与2、3与4、1与3和2与4的模拟成果,找出圆柱体变形后的形状差别,阐明因素;(6)提交分析报告(纸质和电子版）、模拟数据文献、日记文献。2实验过程.工
3、模具及工件的三维造型根据给定的几何尺寸,运用AUOCD或PROE分别绘制坯料、锤头和砧板的几何实体,文献名称分别为wokpice,topde，botomdie，输出STL格式。 2 压缩过程模拟.21前解决建立新问题:程序DFOM61ileNw Pblem Nex在PrblemNam栏中填写“Frgig” Finih进入前解决界面。设立模拟控制：点击工具栏中SimulatonCrols按钮Main按钮。在imltionitle一栏中填入rgg。在rtonName一栏中填入defm。在nit栏中选中SI。在od一栏中只选Deormaion。添加对象:点击+按钮添加对象，依次为“rkpiece”、
4、“ToDi”、“otm Die”。定义对象的材料模型：在对象树上选择Wrkpiece点击eeral按钮选中Plai选项点击Asign emperare按钮填入温度为2点击K按钮；选择Top Die点击eneral按钮选中id选项点击AsignTemperature按钮填入温度为20点击K按钮勾选rmary选项如此反复，定义其他工模具的材料模型(不勾选Primar D选项)。导入毛坯几何文献:分别选中Wrkpice、Top Die、Botm De，在操作窗口中单击Gry按钮ImpotGeo按钮,导入在CAD中事先画好的造型文献。调节对象位置关系:在工具栏点击Objct Poitioning按钮进
5、入对象位置关系调节对话框根据锻压规定及实体造型调节互相位置关系点击OK按钮完毕。实体网格化:在对象树上选择okpic点击 Mes 选择DetaidSetting的Gera选项卡点击Asout,Size ati改为3,lme ize选in lemnt Sze，设为点击 urface Mesh,生成表面网格点击Solid Mesh生成实体网络。设立对象材料属性:在对象树上选择rpice点击Matil点击er选择DN-0Pb10-1F(5-50C)点击Load完毕材料属性的添加。设立积极工具运营速度:选择Top ie点击Moveent在type栏上选中Speed选项在Directon选中积极工具运营
6、，如Z在speed卡上选中efne选项,其性质选为Cstant，填入速度值为mm/s。设立坯料边界条件:选中物体Workpice单击Bdr.Cn按钮选中Symmety ple图标然后分别选中坯料的对称面单击添加按钮。工件体积补偿：选择rpiece点击Popert在Taret Volume卡上选中ve in FM+in选项点击Caculate ome按钮点击s按钮。设立模拟参数：点击工具栏中Siult ontls按钮点击Step按钮在Numb o Smulaton Steps栏中填入模拟步数为0Secret to Sve栏中填入每隔步就保存模拟信息在it Die Displacement栏中选n
7、stant,填入1点击K按钮完毕模拟设立。边界条件定义：点击Inte-bjct按钮在对话框上选择WorkpieeTop i点击Edt按钮点击eformtion卡Frtio栏上选中Shea和Cs选项,填入摩擦系数为0 点击Coe按钮如此反复,依次设立其他接触关系 点击enerat l按钮 点击Tolerace 按钮点击OK按钮完毕边界条件设立。保存k文献：选择Workpece点击Sve按钮点击保存按钮保存工件的前解决信息反复操作,依次保存各工模具的信息。2.2 生成库文献在工具栏上点击Daabasegeneration按钮在Tpe栏选中New选项选择途径填入数据库文献名为rgn 点击Chc按钮没
8、有错误信息则点击enerate按钮完毕模拟数据库的生成。2.2.3 退出前解决程序在工具栏上点击Eit按钮，退出前解决程序界面。22.4 模拟运算在主控程序界面上,单击项目栏中的frgin.DB文献单击Rn按钮,进入运算对话框单击Sta按钮开始运算单击Stp按钮停止运算单击ummary,Peve，Message,Lo按钮可以观测模拟运算状况。2.2.5反复操作按表格所列的此外三种状况,变化摩擦系数跟坯料高度再做三次模拟操作。2 后解决模拟运算结束后,在主控界面上单击forgin.D文献在Post Procesor栏中单击DEFORM-3D Po按钮,进入后解决界面。1） 观测变形过程：点击播放
9、按钮查当作型过程；方案一变形过程方案二变形过程方案三变形过程方案四变形过程图2 四种方案的变形过程2） 观测最大应力分布：在状态变量的下拉菜单中选择StssM prcipl,点击播放按钮查当作型过程中最大应力分布及其变化状况;3） 观测最大应变分布:在状态变量的下拉菜单中选择Strain Tota- Max pincipl，点击播放按钮查当作型过程中最大应变分布及其变化状况;4） 观测破坏系数分布:在状态变量的下拉菜单中选择Damae，点击播放按钮查当作型过程中也许产生破坏的状况;5） 成型过程载荷：点击La trke按钮，生成变形工具加载曲线图，保存图形文献为lod.png,并保存图表的数据
10、；6） 点跟踪分析：点击Pot Trakng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Sae按钮,生成跟踪信息,观测跟踪点的最大应力、最大应变、破坏系数，保存相应的曲线图。3 实验成果与分析3.1观测最大应力分布图3 方案一（高度150；摩擦系数0） 图4 方案二（高度150；摩擦系数0.2）图5 方案三（高度250；摩擦系数0）图6 方案四（高度250；摩擦系数0.2）1）比较图和图3的颜色分布并在每个区域随机用鼠标点击某些点查看最大应力值，可以看出：摩擦系数为0时,坯料各部分应力分布较均匀,处在三向压应力状态，为均匀变形。摩擦系数为.2时,坯料各部分应力分布不均匀:圆柱体端部
11、的接触面附近处在强烈的三向压应力状态;在与垂直作用力轴线呈45交角的区域也处在三向压应力状态,但应力值较前者较小;在与垂直作用力轴线呈交角的区域径向向外的区域里，最大应力逐渐由压应力变为拉应力,该区域为二压一拉应力状态。该坯料的变形为不均匀变形。因素：镦粗时,由于受到接触表面摩擦力的影响，会使接触表面附近的金属变形受阻。而接触表面摩擦力的影响,沿径向由侧边向中心逐渐增强，沿高度方向由端面向中心逐渐削弱，故产生不均匀变形。为了保持物体完整性,会浮现附加应力，从而变化物体的应力状态。2)比较图4和图5,其与图和图应力分布状况相似。再比较图和图4，可以看出:不同高度,在相似压下量下，应力分布同样较均
12、匀,但最大应力的大小有所差别。最后比较图3和图5可以看出:不同高度,在相似压下量下,不均匀变形所相应的各个区域的体积跟最大应力大小均有所差别。综上，高度对均匀变形和不均匀变形的应力状态同样有影响。3.2观测最大应变分布图7 方案一（高度150；摩擦系数0）图8 方案二（高度150；摩擦系数0.2）图9 方案三（高度250；摩擦系数0）图10 方案四（高度250；摩擦系数0.2）1)比较图6和图的颜色分布并在每个区域随机用鼠标点击某些点查看最大应变值,可以看出：摩擦系数为时,坯料各部分应变分布较均匀,为均匀变形。由于坯料在轴向上的为压缩变形且变形量为2,根据体积不变定律并参照图中最大应力值，可知该坯料在径向和周向均为拉伸变形，因此该坯料处在历来压缩两相拉伸应变状态。观测变形前后的坯料形状,还可以发现其形状在变形前后相似,这点符合均匀变形的特点。摩擦系数为0.2时，坯料各部分应变分布不均匀：位于圆柱体端部接触面附近,由于受接触面摩擦影响较大,且远离与垂直作用力轴线呈大体45交角的最有利滑移区域，在此区域内产生塑性变形较为困难,为难变形区；处在与垂直作用力大体为45交角的最有
