Deform-3D实验报告

学生学号

0120901080110 实验课成绩

武汉理工大学

学 生 实 验 报 告 书

实验课程名称 材料成型数值模拟 开 课 学 院 材料学院 指导老师姓名 钱东升 学 生 姓 名 汪黎 学生专业班级 成型0901

2011 — 2012 学年 第 二 学期

实验课程名称： 材料成型数值模拟

实验项目名称 实验者 同组者 DEFORM-3D闭式模锻模拟分析 汪黎 专业班级 成型0901 实验成绩 组别 10 实验日期 2012年4月25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、掌握运用DEFORM-3D有限元建模的基本步骤。 2、掌握运用CAD软件和CAE软件搭配使用，进行设计和模拟分析。 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。它包含了最新的有限元分析技术，既适用于生产设计，又方便科学研究。 三、实验步骤 1、DEFORM前处理 （1）进入前处理窗口 （2）增加新对象 （3）设置模拟控制 （4）构建工件几何模型 （5）设定温度 （6）选择材料 （7）划分网格 （8）体积补偿 （9）构建模具几何模型 （10）设置凸模运动参数 （11）设定工件与模具间位置关系 （12）设定接触与摩擦 （13）生成数据库 2、DEFORM求解 3、DEFORM后处理 （1）动画显示 （2）步选择 （3）节点距离测量 （4）应变云图显示 （5）金属流线显示 （6）载荷行程曲线显示 （7）点追踪 四、实验任务 1、模拟条件 毛坯尺寸：Φ100mm×155.45mm 凹模尺寸：见下图，不考虑拔模角 上模尺寸：自行设计 上模压下速度：10mm/s 注:未注圆角均为未注拔模角均为2°毛坯材料：AISI-1025[1800-2200F(1000-1200℃) 毛坯温度：1200℃ 单元数：20000 2、完成如下操作 （1）在DEFORM-3D/Preprocessor中建立闭式锻造模拟分析模型。 （2）对成形结果进行模拟，完成以下操作： 提取模型模拟所得结果：最大和最小应变、成形工件尺寸、载荷-行程曲线。 （3）在模型基础上，分别改变上模压下速度（5、10、15）进行模拟，完成以下操作： 1）测量3种速度下，最终成形工件尺寸。 2）测量3种速度下，最大成形载荷值。 3）测量3种速度下，成形工件最大和最小等效应变值。 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Windows操作系统和deform-3D软件的系统中，单击启动软件，进入前处理窗口。如图所示： 2、增加新对象 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，重新命名，打开deform-2D前处理器，进入前处理环境。如图所示： 3、设置模拟控 单击图标，打开模拟控制“Simulation Control”窗口。在窗口中改变模拟标题为newtrial，选择系统单位为“SI”，选择“Mode”为“Deformation”。如图所示： 再单击行程”。如图所示： 进入步控制，设定“模拟步数量”、“步增量”、“主要模具”和“每步 再点击，进行停止控制。如图所示： 4、构建工件几何模型 单击“Workpiece”的按钮，为新增对象建立几何模型，单击按钮导入“Workpiece”。如图所示： 5、设定温度 单击“Workpiece”的图标，在“Temperature”中单击输入1200摄氏度后，单击OK按钮，温度便确定下来。如图所示： ， 6、划分网格 为了将workpiece划分网格，单击按钮，在Tools标签下对网格数量进行选按择，设置为20000；在detailed settings中将Size Ratio设置为1，单击钮。如图所示： 7、材料的选择 单击“workpiece”使其高亮显示，单击中右下方的按钮，弹出Material Library对话框，单击steel，选择材料AISI-1025[1800-2200F(1000-1200C)]，单击Load按钮，将所选材料导入到Workpiece中。如图所示： 8、体积补偿 单击击图标，在“Target Volume”中选择“Active in FEM+meshing”，再单图标，在弹出的“Target Volume”对话框中单击“Yes”。如图所示： 9、构建模具几何模型 依次单击“Top Die”、“Bottom Die”中”的按钮导入凸模和凹模。如图所示： 按钮，单击 10、设置凸模运动参数 单击“Top Die”的图标，在“Type”中选择“Speed”，通过选择设备滑块下行速度来确定凸模运动。如图所示： 11、设定工件与模具间位置关系 单击图标，弹出“Object Positioning”对话框，设定对象间位置关系。如图所示： 12、设定接触与摩擦 单击图标，弹出如下对话框，单击“Yes”按钮后，进入过盈利对象关系设定窗口，图标，在“type”中选择；刚性模具定义为主对象，工件定义为从属对象。单击“shear”，在“value”中的“constant”选择0.3，退出后单击单击图标，再单击，单击推出。如图所示： 13、生成数据库 单击图标，出现数据库生成窗口。单击生成数据库。单击按钮，开始对各项数据进行检，退出该窗口。如图所查，检查无误后，单击示： 二、DEFORM求解 1、打开一个预保存的问题WangLi-10.DB。 2、求解，单击Run，开始模拟。如图所示： 三、DEFORM后处理 当模拟完成后，单击“post processor”中的“Deform-3D Post”，弹出后处理窗口。 1、对成型结果进行模拟，提取模型模拟所得结果： （1）最大最小应变 最大等效应变为：7.34mm/mm,最小等效应变为：0.674mm/mm。 （2）成型工件尺寸 X方向尺寸：190.946mm，Y方向尺寸：190.903mm，Z方向尺寸：82mm。 （3）载荷-行程曲线 2、在模型基础上，分别改变上模压下速度（5、10、15）进行模拟，完成以下操作： （1）测量3种速度下，最终成形工件尺寸。 （2）测量3种速度下，最大成形载荷值。 （3）测量3种速度下，成形工件最大和最小等效应变值。 分别改变上模压下速度，重复两次模拟，结果如下图所示： 成型工件的尺寸： 上模压下速度为5mm/s 上模压下速度为15mm/s 最大成型载荷： 上模压下速度为5mm/s 上模压下速度为15mm/s 最大最小等效应变： 上模压下速度为5mm/s 上模压下速度为15mm/s 第三部分 结果与讨论（可加页） 一、实验结果分析（包括数据处理、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论等） 汇总实验数据并作出变化曲线图： 通过分析实验数据和图表曲线可以得出以下结论： 1、随着上模压下速度的增大，X方向的尺寸减小，Y方向的尺寸先减小后增大，Z方向尺寸不变；总体分析，成型工件尺寸变化较小，变化不明显。 2、随着上模压下速度的增大，最大成型载荷增大。 3、随着上模压下速度的增大，最大等效应变增大，最小等效应变先增大后减小。 二、小结、建议及体会 这次DEFORM-3D实验，我先认真学习了老师的课件，事先做好了准备，因此比较顺利地完成了实验。这次实验要先用Pro/E制作好闭式模锻的凸凹模和毛坯，然后再导入到DEFORM中进行模拟分析，能否熟练地将CAD和CAE的搭配使用就显得非常重要了。这次实验收获不少，我比较熟练地掌握了CAD和CAE的搭配使用，相信对未来的科研或者工作会有很大帮助。