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1、金属塑性成形过程模拟材型103班畅波 / 一、模拟题目采用ANS对圆柱形紫铜管进行挤压分析.如下图示，图1为圆柱形紫铜管坯料尺寸；图2为凸模压头尺寸；图3为凹模尺寸.规定坯料材料选用紫铜,凸模压头及凹模材料为r12MV，下压量=30mm,摩擦系数=0.题目分析：紫铜管在挤压过程中会发生塑性变形，因此其模拟属于大变形问题。接触类型属于非线性接触。由于模具与工件均为对称件，因此在模拟过程中建立1三维模型,不仅可以观察工件外部变形情况,同时易于观察内部变形情况。由于ANSY中不存在单位，为了数据统一，因此所有参数采用国际统一单位. 图一 图二 图三二、材料分析通过查阅相关材料手册，信息如下：紫铜密度
2、:8.903 /m3;弹性模量：E=210 Pa；泊松比:=0。33；屈服极限=706 Pa;Cr12V密度：7.85410 /m3；弹性模量：E22109 Pa；泊松比:=0。28;屈服极限=750106 a；三、操作过程简要概述：1建立有限元模型可以通过r/或者UG软件建立模型，导入ANS中;或者直接在ASS软件中建立模型。本次模拟选择ANSYS直接建立模型。 创建凹模平面。首先，以凸、凹模及坯料平面中轴线和凹模底端为坐标轴建立坐标系，根据题目所给尺寸计算关键点坐标并作图；然后,根据关键点坐标连线，连线时要注意线的方向要一致，否则在创建角度线的时候会出现错误(多次错误后总结）。最后,删除多
3、余线，生成线倒角并旋转凹模生成面，完成凹模的平面的创建。创建坯料平面.创建坯料模型时使用的是角端点坐标建立，角端点建立需要输入坯料左下角的横坐标、纵坐标，坯料的宽度和高度。创建凸模平面。同样采用角端点坐标建立的方法，由于凸模上下表面积不同，故把凸模分成上下两部分分部建立。完成凹模、坯料、凸模平面的建立后,由于模具与工件均为对称件，因此在模拟过程中建立1/4三维模型，所以旋转0.模型创建完成。2。选择单元类型(种单元类型）Sold 8nde 15；Ctact3D get 17（刚性面）；Contat8 ndsurf 174（柔性面)；3设置实常数定义材料参数.划分网格多次尝试给定网格大小划分网格
4、不成功,所以选取自由划分形式，为避免错误，划分时,对各部分单独进行划分。6.赋予接触面类型选用shtl中的lemnt attribute将2种接触单元分别附给模具、工件；7.定义接触对需要创建三组接触对，分别为凸模两部分之间表面接触，凸模与工件上表面接触;凹模与工件后表面接触.8施加约束与载荷（位移）1）凹模下表面全部固定;2）模具与工件对称面全部施加对称约束；3）凸模下表面施加向下的位移约束；求解运算0。结果分析，动画演示详细过程：第一步：更改工作名和工作标题1)选择UtliMu/ one命令，弹出【Cange Jobnne】对话框,在nte ewjobme中输入新工作文件名angbo，单击
5、按钮，关闭对话框.2)选择Utity Mem/ Titl命令，出现【hage Ttle】对话框，输入新标题b，单击OK按钮，关闭对话框.第二步:建立模型)选择Preprcesor/odelng/CretKeyoints/n Active s命令，出现【CreatKeypointsn ActeCoodiate Systm】对话框。在弹出的对话框中依次输入1（0.15,0）、2（0.0,0，0）、3（00，0。2,0）、4（0。00，0.122，0）、5(0。0205,0.047,0）、6（.015，0.0，），点击OK按钮,关闭该对话框，结果如图4所示。图4 创建关键点)选择Pprocesso/
6、Moing/Cet/Linestraigt Line命令，弹出【CreatSrig Line】对话框。依次拾取点1和、点2和3，点3和、点和、点1和6，单击OK按钮,关闭该对话框,结果如图5所示。图5 连接关键点3)选择Uility Menu/PlotCt/Nmring命令,在弹出的【Pl Nmbering Cntrols】 对话框中将Lne nubers和epnt umbers改为n，其余默认.选择Uilt MenuPloLines命令,使当前窗口显示线。4)选择Proessr/Modeling/Crat/Lins/Atngle t line命令，弹出【Srigh lie atangleoi
7、n】对话框,选择5号线，单击O;然后选择5号点，单击OK；在Angle ndegres中输入30，结果如图6所示。图6 创建角度线)选择Peoceor/Modeling/Delete/Lines Ony命令，弹出【eete ine Only】对话框,选择号线,单击K；选择Peprocesr/Modliglete/Keypoit命令,弹出【Deleeepoints】对话框，选择号点，单击K，结果如图7所示。图7 删除多余线）选择Preroceso/ModelngCa/Lnes/Line Fillt命令，弹出【Lne Filet】对话框,选择4号线号线，弹出【ine Fet】对话框，选择4号线和7
8、号线,单击ply按钮，在Filltraius中输入.02，单击K按钮；选择5号线和7号线，单击OK按钮,结果如图所示。图8 生成线倒角)选择PreprcessorMdein/Cea/AreaArayBy Lines命令，弹出【rtreasby ines】对话框，选择屏幕中所有的线,单击OK按钮,完成凹模旋转面创建,结果如图9所示。图9 创建凹模旋转面)选择Prepocsor/odeng/Crea/Aa/Rcngl/By 2 Coners命令，弹出【Retangle B 2Crnr】对话框。在WX输入185，PY输入0。47，Width输入002，Hgh输入.0,单击Appy按钮；在WPX输入0
9、，WP输入17，With输入0。0205，eiht输入。08；在WP输入0,WPY输入0.17,Wdt输入0.05，Heght输入。5，结果如图10所示。图 生成工件、凸凹模旋转面)选择PrerocesorModeligCre/Kyoint/Ict Cs命令，弹出【Creat Keyoin in ActiveCoiat Systm】对话框。在弹出的对话框中依次输入00（0，0,0）、101（0，0。21,0），完成中心旋转点的建立。10）选择Prerocessr/Modling/Operra/Etrue/ArasAot Axs命令,弹出【SweepAe Axis】对话框.单击Pik All按钮
10、,在弹出对话框中拾取点0和点101,单击OK按钮,在Arc ngthindegrees中输入90，完成模型建立,如图11所示.图11 生成模型第三步:定义单元类型1）选择Preproes/Element ype/Add/Eit/Delte命令，弹出【Emntye】对话框。2）单击Add按钮，出现【Liray oEleent Tye】对话框.在ibrryoElement Type的第一个列表中选择Struural Sld，在第二个列表框中选择Brick 8node185,单击Appl按钮。3）重新在Library of leent Typs第一个列表中选择Contact,在第二个列表框中选择D
11、rgt 170，单击Appl按钮。)重新在ray of Eement T第一个列表框中选择Contact,在第二个列表框中选择8 nsuf 174,单击OK按钮,关闭对话框，如图12所示。图1 定义单元类型第四步:定义实常数1）选择reprcessor/el osnts/Add/EditDelet命令，弹出【Rea Constants】对话框，单击按钮,在Tye 2 TARGE10下点O，在弹出对话框中点击OK;在e 1下单击dd按钮，选择Tpye 3CONT74，点击OK按钮,在ea Consant St .中输入,单击OK按钮。2)按照同样的方式定义另一组实常数，选择编号2，如图13所示。
12、图13 定义实常数第五步：定义材料性能参数1）选择Preprocessr/Mteil Pops/MaterialModels命令,弹出【Define Materia del Beavior】对话框。2）在teraodel Availble一栏中双击trctrl选项中的Linear选项，接着双击Elasc选项，最后双击sotrpic选项，弹出【Lier Iorc Preties foMatria Nuber1】对话框。在EX文本框中输入材料弹性模量120e9，在PR文本框中输入材料泊松比0。3，单击O按钮，关闭该对话框。3)在atria ModelsAvailale一栏中双击Structual选
13、项中的Nninar选项,接着双击Inelastic选项,再双击Rate Idepndnt选项,然后双击sotopic HrenigPlasticity选项，接着双击se lasicity选项，最后双击Biiar选项，弹出【BiinerIsropc Hardenior aerlNbe 】对话框,在Yield Sss文本框中输入屈服极限5e6，单击OK按钮，关闭对话框。)双击tructur选项中的Desity选项,弹出【ensity or ateia Nmr 】对话框，在DE中输入密度890，单击O按钮，关闭该对话框。5）双击Structural选项中的Frcton oefficient选项，弹出【Frctio Coeffcint for Matera Nube1】对话框，在MU中输入摩擦因数0。15，单击OK按钮，关闭该对话框。6)单击Material中的ewoel,定义第二组材料性能参数。7)在Ma odelsalabl一栏中双击tructural选项中的na选项，接着双击Elsti选项,最后双击sotroic选项,弹出【Liner Ioropc
