【材料成型軟件應(yīng)用】結(jié)課報告

1、 材料成型軟件應(yīng)用結(jié)課報告專業(yè)：材料成型及控制工程班 級：學(xué)號：某：17 / 33材料成型軟件應(yīng)用報告之一：ANSYS模擬報告六角鉚釘沖壓過程應(yīng)力應(yīng)變分析1、問題描述如圖1所示為六角鉚釘?shù)氖疽鈭D，對它的成形過程進行結(jié)構(gòu)靜力分析。圖 1（a） 圖1（b）鉚釘?shù)耐鈭A柱高12mm，外圓柱半徑為4mm,圓柱孔長度為5mm，圓柱孔半徑為2mm，鉚釘正六棱柱體邊長為6mm。彈性模量為E=2e11MPa，泊松比為0.3。2、問題分析該鉚釘由下半部分空心圓柱和上半部分一個正六棱柱組成?？刹捎米皂斚蛳陆！Ｏ冉ㄕ庵?，然后創(chuàng)建兩個半徑不同，高度也不同的圓柱體進行體相減得到空心圓柱體，然后劃分網(wǎng)格，最后求解分析

2、模型。3、模擬計算過程1、定義工作文件名和工作標(biāo)題1）定義工作文件名：File >Chang Jobename2）定義工作工作標(biāo)題：File>Change Title在文本框中輸入rivet單擊OK，關(guān)閉對話窗口。3）重新顯示：Plot > Replot2、顯示工作平面1）顯示工作平面：WorkPlane >Display Working Plane2、參數(shù)選擇：GUI：Main Menu>Preferences操作后彈出對話框，選擇structural，單擊OK。如下圖2所示：圖 23、定義材料屬性 GUI：Main Menu>Preprocessor&g

3、t;Material Props>Material Models操作后彈出對話框，選擇Structural>Linear>Elastic>Isotropic，彈出對話框，在EX中輸入2e11，PRXY中輸入0.3，單擊OK。如圖3所示：圖 34、創(chuàng)建幾何模型：1）關(guān)閉坐標(biāo)系符號：PlotCtrls>Window Controls>Window Options在Location of triad后選中Not shown單擊OK，如下圖4所示：圖 42）生成正六棱柱體：GUI：Main Menu>Preprocessor>Modeling> C

4、reate>Volumes>Prism>Hexagonal在彈出對話框中在半徑Radius處輸入6，在深度Depth處輸入2，單擊OK如下圖5所示：圖 5生成正六棱柱體如下圖6所示：圖 63）平移工作平面：WorkPlane>Offset WP by increments，在X,Y,Z Offset欄中輸入0，0，-12單擊Apply，如下圖7所示：圖 74）創(chuàng)建一個圓柱體：Preprocessor>Modeling>Create >Cylinder > Solid Cylinder，在彈出對話框中輸入半徑4，高度12，單擊OK生成圓柱如圖8，圖

5、9所示：圖 8圖 95)生成另一個圓柱體：Preprocessor> Modeling> Create> Volumes > Cylinder> Solid Cylinder半徑2，高度5，單擊OK，如圖10，圖11所示：圖 10圖 116）體相減操作：Preprocessor>Modeling> Operate> Booleans >Subtract > Volumes，大圓柱減去剛生成的小圓柱體，如圖12圖13圖14所示：圖 12圖 13圖 147）體相加操作：Preprocessor>Modeling>Operate

6、>Booleans >Add> Volumes，拾取Pick All按鈕，如圖15所示：圖 155、網(wǎng)格劃分：定義單元類型：GUI：Main Menu>Preprocessor>Element Type>Add/Edit/Delete，操作后彈出對話框，單擊Add按鈕。在彈出的對話框中左邊選擇Structural Solid，右邊選擇Brick 8 node 185單元，單擊OK，最后單擊Close,如圖16所示：圖 16GUI:Preprocessor >Meshing>MeshTool在彈出對話框在Global單擊set在SIZE 框后輸入0

7、.5，單擊OK，如下圖17所示：圖 17單擊Mesh，再單擊pick all，網(wǎng)格劃分結(jié)果如下圖18所示：圖 186、施加約束：Solution >DefineLoads>Apply>Structural >Displacement>On Areas，選中正六棱柱的上正六邊形，單擊OK,在彈出對話框中單擊OK，如圖19圖20所示：圖 19圖 207、施加載荷：Solution >DefineLoads>Apply> Structural >Pressure>On Areas，選擇空心圓柱的上端面，設(shè)置載荷為1000Pa，如圖21圖22

8、圖23所示：圖 21圖 22圖 238、定義分析類型：GUI：Solution>Analysis Type>NewAnalysis選擇Type of Analysis 為Static，單擊OK，如圖24所示：圖 249、選擇求解器：GUI：Solution>Analysis Type>Soln trols，在Time at end of load step處輸入1；在Number of substeps處輸入20，如下圖25所示設(shè)置，然后單擊OK。圖 2510、開始求解：GUI:Solutio>

9、Solve>Current LS，在彈出對話框單擊OK，YES直到出現(xiàn)Solution is done，表明計算結(jié)束，結(jié)果如圖26所示：圖 264、模擬結(jié)果分析1、應(yīng)力分析： GUI:General PostProc >Plot Resul>contour plot>Nodal Solu>Stress>von Mises stress 在Scale Factor 后選中True Scale ，分別選擇在X、Y、Z方向和Von Mises單擊OK，如圖27至32所示：圖 27圖 28（X）圖 29（Y）圖 30（Z）圖 31 圖 32圖28為X軸方向的應(yīng)力，圖

10、29為Y方向的應(yīng)力圖，圖30為Z方向的應(yīng)力圖，圖31，圖32為Von Mises應(yīng)力，從圖31可知，從整體上看應(yīng)力從鉚釘頂部空心圓柱處往正六棱柱方向應(yīng)力逐漸減?。徽庵膽?yīng)力從中心往四周處逐漸減小從上往下逐漸減小，在邊緣處下層的應(yīng)力值最小為18.6291Mpa；但是從圖32可以看出應(yīng)力最大值是出現(xiàn)在空心圓柱與下方實心圓柱的交界處，其值為1301.37Mpa。2、位移分析：GUI:General PostProc >Plot Resul>contour plot>Nodal Solu>DOF Solution>Displacement vector sum后選中T

11、rue Scale ，分別選擇在X、Y、Z方向和Displacement vector sum單擊OK，如圖33至35所示：圖 33（X）圖 34（Y）圖 35（Z）圖 36圖33至圖36分別為X，Y，Z，Mises位移，從圖36可知，在靠近空心圓柱的最上端的等效位移最大，沿著空心圓柱體往下到六棱柱體等效位移逐漸減小，在六棱柱體上達(dá)到最小值。3、應(yīng)變：GUI:General PostProc >Plot Resul>Nodal Solu>Elastic Strain選擇X、Y、Z和von Mises elastic strain，選擇OK，如圖37至41所示：圖 37（X）圖

12、 38（Y）圖 39（Z）圖 40圖 41從圖40可以發(fā)現(xiàn)應(yīng)變情況與應(yīng)力變化的情況相似，最大應(yīng)變出現(xiàn)在與空心圓柱下端接壤的側(cè)，六棱柱的上方整體上從上到下逐漸減小，六棱柱體上從到外逐漸減小，從上到下逐漸增大。5、分析結(jié)論這次實驗是模擬鉚釘沖壓的應(yīng)力變化，由模擬結(jié)果分析中可以總結(jié)出：1、總的來說等效應(yīng)力和等效應(yīng)變在空心圓柱下端接壤處側(cè)最大，空心圓柱往下到六棱柱體越來越小，六棱柱體從中心心到邊緣處也越變越小，因為中心到六個邊的距離不一樣其應(yīng)力發(fā)生的變化也不相同，在個邊的中心部位與正六棱柱中心部位應(yīng)力變化不大。這使鉚釘頭部受力不均更容易產(chǎn)生變形，因此在設(shè)計時應(yīng)該把鉚釘頭部邊緣設(shè)計得離中心處一樣的距離。

13、2、在靠近空心圓柱的最上端的等效位移最大，沿著空心圓柱體往下到六棱柱體等效位移逐漸減小，在六棱柱體上達(dá)到最小值。因此在鉚釘?shù)念^部發(fā)生應(yīng)力應(yīng)變比較小變形也小、空心圓柱部分變形比較劇烈，尤其是側(cè)與實心圓柱接觸的部位。所以要根據(jù)鉚釘?shù)膽?yīng)力應(yīng)變情況來合理設(shè)計選材。3、由位移模擬分析可知，鉚釘?shù)膱A柱體部分都在縮小，說明鉚釘截面積變大，高度會變小。這要求我們在設(shè)計產(chǎn)品時特別是受載荷作用的零件時，要考慮受力后材料的變形量。材料成型軟件應(yīng)用報告之二：DEFORM模擬報告粗軋過程模擬1、問題描述 用Deform來模擬粗軋的過程如圖1所示。工件為八棱柱，材料為TITANIUM 6Al-4V，其尺寸大小如圖2所示。

14、其他材料為AISI D3，軋輥的速度為2 in/sec，工件的初始溫度為1500°F，軋輥和胎具溫度為200°F，分析它的應(yīng)力應(yīng)變、溫度、位移等變化。圖- 1 圖- 22、問題分析這次實驗是模擬粗軋的過程來分析其應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、位移變化等。對工件劃分網(wǎng)格為14層，軋輥的網(wǎng)格層數(shù)為7層，胎具網(wǎng)格層數(shù)為5層。對于整個軋制過程劃分為220步，分為兩道次操作。3、模擬計算過程1、創(chuàng)建新問題：打開工作界面，單擊File | NewProblem，選擇Cogging Wizard，單擊Next，輸入文件名為“Cogging”，單擊Finish，進入前處理界面，如圖3圖4所示：圖- 3

15、圖- 4在安裝目錄下的USER_HT.KEY文件復(fù)制到之前設(shè)置的目錄下2、設(shè)置初始條件和基本參數(shù)：1）在彈出對話框中在Simulation Title輸入Cogging Simulation，Units欄中選擇English，然后點擊Next，如圖5所示：圖- 52）在彈出對話框中不修改其中參數(shù)單擊Next。3）在接下來的對話框中選擇Generate billet using cogging wizard，在下面的Load material from中選擇USERKEY項，點擊Next，選擇八棱柱的作為工件，點擊Next，如圖6所示：圖- 63.網(wǎng)格劃分：在對話框的第一個Elements一欄中

16、輸入單元數(shù)為100。在下面的Size ratio一欄中輸入1，即尺寸比率為1。然后在下面的Layers一欄中輸入14，即層數(shù)為14。點擊按鈕，單擊Yes生成工件網(wǎng)格，然后點擊Next如圖7所示：圖- 74.定義溫度參數(shù)：在對話框中選擇Billet Temperature欄，并設(shè)置工件溫度1500F點擊Next，如圖8所示：圖- 85.設(shè)置軋輥參數(shù)：在彈出的對話框中選擇Generate dies using cogging wizard，在Load material form一欄中選擇USERKEY按鈕，自己輸入材料，點擊Next6.導(dǎo)入軋輥模型：在彈出對話框中選擇Mode一欄中的Templat

17、e，單擊Next，如圖9所示：圖- 97.軋輥網(wǎng)格劃分：在彈出對話框中在第一欄中輸入100。在Size ratio一欄中輸入1，即尺寸比率為1，然后在Layers一欄中輸入7。然后點擊按鈕，單擊Yes生成了軋輥的網(wǎng)格模型，點擊Next，如圖10所示：圖- 108.設(shè)置軋輥參數(shù)：在彈出對話框的No.of dies一欄中選擇2-dies，此步驟是為軋制選擇兩個軋輥。在Die movement direction一欄中選擇NegX一項，沿X軸的負(fù)向運動。在Die movement type一欄中選擇Both一項，此步驟是為了兩個軋輥同時運動。在Speed即速度一欄中輸入2，軋輥的運動速度為2 in/

18、sec。在Temperature即溫度一欄中輸入200，軋輥的溫度為200然后點擊Next，如圖11所示圖- 11在隨后彈出的對話框單擊Next，再彈出對話框不改變其參數(shù)再單擊Next。9.胎具網(wǎng)格劃分：對話框中在Elements中輸入50，即單元數(shù)為50，在Size ratio一欄中輸入2，即尺寸比率為2，在Layers輸入5，即層數(shù)為5，然后點擊按鈕，單擊Yes點擊Next，如圖12所示：圖- 1210.設(shè)置溫度參數(shù)：在彈出的對話框中的Temperature輸入200F，其他選項不變，點擊Next，如圖13所示：圖- 1311.初軋操作步驟：在出現(xiàn)的Operation List為操作列表的

19、提示菜單，點擊Next，在接下來的對話框中點擊對話框外的按鈕，然后點擊Next，如圖14所示：圖- 1412.進入一道次操作信息設(shè)置流程1）首先在右上方的操作列表中，先點擊Pass 1 然后點擊下方的BiteHt+，完成后就加入了一次熱交換過程，如圖15所示：圖- 152）在Auto-calculate bites中選擇Yes一項，在Min.stopping distance一欄中輸入10，即最小的停止距離為10，點擊Next，如圖16所示：圖- 163）在No.of simulation steps一欄中輸入10，然后在第二項的Step increment to save輸入10，然后在Pr

20、ocess duration一欄中輸入5，點擊Next，如圖17所示：圖- 174）在彈出對話框中，在Nominal bite一欄中輸入10，在No. of simulation steps一欄中輸入10，然后在Step increment to save一欄中輸入2，在Stroke per step一欄中輸入0.15，其他參數(shù)不變，點擊Next，如圖18所示：圖- 1813.進入二道次操作信息設(shè)置流程：1）首先點擊操作欄的Pass 2 ，然后點擊操作欄下方的BiteHt+按鈕，如圖19所示：圖- 192）對話框中的Auto-calculate bites選擇Yse，在Rotation bef

21、ore pass一欄中輸入90，在下方的Die movement direction一欄中輸入-1，點擊Next，如圖20所示：圖- 203）在彈出對話框中，在No. of simulation steps中輸入10，在 Step increment to save設(shè)置為10，在Process duration一欄中輸入5，點擊Next，如圖21所示：圖- 214）在彈出對話框中， Nominal bite一欄中輸入10， No. of simulation steps一欄中輸入10，然后將Step increment to save設(shè)置為2，在Stroke per step一欄中輸入0.15

22、，點擊Next，如圖22所示：圖- 22進入模擬窗口之后，對話框中顯示了軋制的全部操作步驟，選擇最后一步如圖23圖24所示圖- 23圖- 24全部選擇Yes，完成模擬計算，然后點擊Finish按鈕完成創(chuàng)建，如圖25所示：圖- 2514.退出前處理窗口，進行模擬Run。4、模擬結(jié)果分析1.應(yīng)變分析：選中BILLET，單擊，選擇Deformation，Strain-Effective，分別選擇80步160步220步生成等效應(yīng)變圖，如圖26至28所示：圖- 26圖- 27圖- 28單擊Summary，選擇Deformation，如圖29所示：圖- 29由上圖28可知軋輥軋制的位置產(chǎn)生變形比較大，因此

23、應(yīng)變主要發(fā)生在受到軋輥擠壓兩邊的地方，當(dāng)然變形比較小的地方應(yīng)變也比較小，由圖29可以看出最小應(yīng)變值時間53.1之前幾乎為零，說明當(dāng)沒有發(fā)生變形時應(yīng)變也是沒有產(chǎn)生。2、應(yīng)力分析：單擊，選擇Stress，Effective，生成等效應(yīng)力圖，分別選擇80步160步和220步，如圖30至32所示：圖- 30圖- 31圖- 32單擊summary ，選擇Deformation ，單擊Stress，選擇Effection，生成等效應(yīng)力曲線，如圖33所示：圖- 33由圖32可以看出最低應(yīng)力為0最高的應(yīng)力是40Mpa，由圖30至31可看出當(dāng)軋輥軋制的時候，應(yīng)力是逐漸增大，當(dāng)軋輥離開后，應(yīng)力會逐漸的減小，直至接近零。4、位移分析：單擊，選擇Deformatio