材料成型軟件應(yīng)用結(jié)課報(bào)告

1、-PAGE . z- . - .可修編-材料成型軟件應(yīng)用結(jié)課報(bào)告專業(yè)：材料成型及控制工程班 級(jí)：*：*：-. z材料成型軟件應(yīng)用報(bào)告之一：ANSYS模擬報(bào)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(duì)它的成形過程進(jìn)展構(gòu)造靜力分析。圖 SEQ 圖 * ARABIC1a 圖1b鉚釘?shù)耐鈭A柱高12mm，外圓柱半徑為4mm,圓柱孔長(zhǎng)度為5mm，圓柱孔半徑為2mm，鉚釘正六棱柱體邊長(zhǎng)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局部空心圓柱和上半局部一個(gè)正六棱柱組成?？刹捎米皂斚蛳陆！Ｏ冉ㄕ庵?，然后創(chuàng)立兩個(gè)半徑不同，高度也不同的圓柱體進(jìn)

2、展體相減得到空心圓柱體，然后劃分網(wǎng)格，最后求解分析模型。3、模擬計(jì)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：FileChange Title在文本框中輸入rivet單擊OK，關(guān)閉對(duì)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 MenuPreferences操作后彈出對(duì)話框，選擇structural，單擊OK。如下列圖2所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC23、定義材料屬性 GUI：Main MenuPre

3、processorMaterial PropsMaterial Models操作后彈出對(duì)話框，選擇StructuralLinearElasticIsotropic，彈出對(duì)話框，在E*中輸入2e11，PR*Y中輸入0.3，單擊OK。如圖3所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC34、創(chuàng)立幾何模型：1關(guān)閉坐標(biāo)系符號(hào)：PlotCtrlsWindow ControlsWindow Options在Location of triad后選中Not shown單擊OK，如下列圖4所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC42生成正六棱柱體：GUI：Main MenuPreprocessorModeling Cre

4、ateVolumesPrismHe*agonal在彈出對(duì)話框中在半徑Radius處輸入6，在深度Depth處輸入2，單擊OK如下列圖5所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC5生成正六棱柱體如下列圖6所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC63平移工作平面：WorkPlaneOffset WP by increments，在*,Y,Z Offset欄中輸入0，0，-12單擊Apply，如下列圖7所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC74創(chuàng)立一個(gè)圓柱體：PreprocessorModelingCreate Cylinder Solid Cylinder，在彈出對(duì)話框中輸入半徑4，高度12，單擊OK生

5、成圓柱如圖8，圖9所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC8圖 SEQ 圖 * ARABIC95)生成另一個(gè)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 SEQ 圖 * ARABIC10圖 SEQ 圖 * ARABIC116體相減操作：PreprocessorModeling 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 SEQ 圖 * ARABIC12圖 SEQ 圖 * ARABIC

6、13圖 SEQ 圖 * ARABIC147體相加操作：PreprocessorModelingOperateBooleans Add Volumes，拾取Pick All按鈕，如圖15所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC155、網(wǎng)格劃分：定義單元類型：GUI：Main MenuPreprocessorElement TypeAdd/Edit/Delete，操作后彈出對(duì)話框，單擊Add按鈕。在彈出的對(duì)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 SEQ 圖 * ARABIC16GUI:Preproc

7、essor MeshingMeshTool在彈出對(duì)話框在Global單擊set在SIZE 框后輸入0.5，單擊OK，如下列圖17所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC17單擊Mesh，再單擊pick all，網(wǎng)格劃分結(jié)果如下列圖18所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC186、施加約束：Solution DefineLoadsApplyStructural DisplacementOn Areas，選中正六棱柱的上正六邊形，單擊OK,在彈出對(duì)話框中單擊OK，如圖19圖20所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC19圖 SEQ 圖 * ARABIC207、施加載荷：Solution DefineL

8、oadsApply Structural PressureOn Areas，選擇空心圓柱的上端面，設(shè)置載荷為1000Pa，如圖21圖22圖23所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC21圖 SEQ 圖 * ARABIC22圖 SEQ 圖 * ARABIC238、定義分析類型：GUI：SolutionAnalysis TypeNewAnalysis選擇Type of Analysis 為Static，單擊OK，如圖24所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC249、選擇求解器：GUI：SolutionAnalysis TypeSoln trols，在Timeatendofloadstep處輸入1；在

9、Numberofsubsteps處輸入20，如下列圖25所示設(shè)置，然后單擊OK。圖 SEQ 圖 * ARABIC2510、開場(chǎng)求解：GUI:SolutioSolveCurrent LS，在彈出對(duì)話框單擊OK，YES直到出現(xiàn)Solution is done，說(shuō)明計(jì)算完畢，結(jié)果如圖26所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC264、模擬結(jié)果分析1、應(yīng)力分析： GUI:General PostProc Plot Resulcontour plotNodal SoluStressvon Mises stress 在Scale Factor 后選中True Scale ，分別選擇在*、Y、Z方向和Von

10、Mises單擊OK，如圖27至32所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC27圖 SEQ 圖 * ARABIC28*圖 SEQ 圖 * ARABIC29Y圖 SEQ 圖 * ARABIC30Z圖 SEQ 圖 * ARABIC31 圖 SEQ 圖 * ARABIC32圖28為*軸方向的應(yīng)力，圖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??；正六棱柱的應(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

11、與下方實(shí)心圓柱的交界處，其值為1301.37Mpa。2、位移分析：GUI:General PostProc Plot Resulcontour plotNodal SoluDOF SolutionDisplacement vector sum后選中True Scale ，分別選擇在*、Y、Z方向和Displacement vector sum單擊OK，如圖33至35所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC33*圖 SEQ 圖 * ARABIC34Y圖 SEQ 圖 * ARABIC35Z圖 SEQ 圖 * ARABIC36圖33至圖36分別為*，Y，Z，Mises位移，從圖36可知，在靠近空心圓柱

12、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，在六棱柱體上到達(dá)最小值。3、應(yīng)變：GUI:General PostProc Plot ResulNodal SoluElastic Strain選擇*、Y、Z和von Mises elastic strain，選擇OK，如圖37至41所示：圖 SEQ 圖 * ARABIC37*圖 SEQ 圖 * ARABIC38Y圖 SEQ 圖 * ARABIC39Z圖 SEQ 圖 * ARABIC40圖 SEQ 圖 * ARABIC41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

13、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(shí)驗(yàn)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(lái)說(shuō)等效應(yīng)力和等效應(yīng)變?cè)诳招膱A柱下端接壤處側(cè)最大，空心圓柱往下到六棱柱體越來(lái)越小，六棱柱體從中心心到邊緣處也越變?cè)叫?，因?yàn)橹行牡搅鶄€(gè)邊的距離不一樣其應(yīng)力發(fā)生的變化也不一樣，在個(gè)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(jì)時(shí)應(yīng)該把鉚釘頭部邊緣設(shè)計(jì)得離中心處一樣的距離。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，在六棱柱體上到達(dá)最小值。因此在鉚釘?shù)念^部發(fā)生應(yīng)力應(yīng)變比擬小

14、變形也小、空心圓柱局部變形比擬劇烈，尤其是側(cè)與實(shí)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(lái)合理設(shè)計(jì)選材。3、由位移模擬分析可知，鉚釘?shù)膱A柱體局部都在縮小，說(shuō)明鉚釘截面積變大，高度會(huì)變小。這要求我們?cè)谠O(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)特別是受載荷作用的零件時(shí)，要考慮受力后材料的變形量。-. z材料成型軟件應(yīng)用報(bào)告之二：DEFORM模擬報(bào)告粗軋過程模擬1、問題描述 用Deform來(lái)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。其他材料為AISI D3，軋輥的速度為2 in/sec，工件的初始溫度為1500F，軋輥和胎具溫度為200F，分析它的應(yīng)力應(yīng)變、溫度、位移

15、等變化。圖- SEQ 圖- * ARABIC1 圖- SEQ 圖- * ARABIC22、問題分析這次實(shí)驗(yàn)是模擬粗軋的過程來(lái)分析其應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、位移變化等。對(duì)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(duì)于整個(gè)軋制過程劃分為220步，分為兩道次操作。3、模擬計(jì)算過程1、創(chuàng)立新問題：翻開工作界面，單擊File | NewProblem，選擇Cogging Wizard，單擊Ne*t，輸入文件名為Cogging，單擊Finish，進(jìn)入前處理界面，如圖3圖4所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC3圖- SEQ 圖- * ARABIC4在安裝目錄下的USER_HT.KEY文

16、件復(fù)制到之前設(shè)置的目錄下2、設(shè)置初始條件和根本參數(shù)：1在彈出對(duì)話框中在Simulation Title輸入Cogging Simulation，Units欄中選擇English，然后點(diǎn)擊Ne*t，如圖5所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC52在彈出對(duì)話框中不修改其中參數(shù)單擊Ne*t。3在接下來(lái)的對(duì)話框中選擇Generate billet using cogging wizard，在下面的Load material from中選擇USERKEY項(xiàng)，點(diǎn)擊Ne*t，選擇八棱柱的作為工件，點(diǎn)擊Ne*t，如圖6所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC63.網(wǎng)格劃分：在對(duì)話框的第一個(gè)Element

17、s一欄中輸入單元數(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(diǎn)擊按鈕，單擊Yes生成工件網(wǎng)格，然后點(diǎn)擊Ne*t如圖7所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC74.定義溫度參數(shù)：在對(duì)話框中選擇Billet Temperature欄，并設(shè)置工件溫度1500F點(diǎn)擊Ne*t，如圖8所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC85. 設(shè)置軋輥參數(shù)：在彈出的對(duì)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(diǎn)擊Ne

18、*t6. 導(dǎo)入軋輥模型：在彈出對(duì)話框中選擇Mode一欄中的Template，單擊Ne*t，如圖9所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC97. 軋輥網(wǎng)格劃分：在彈出對(duì)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(diǎn)擊按鈕，單擊Yes生成了軋輥的網(wǎng)格模型，點(diǎn)擊Ne*t，如圖10所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC108.設(shè)置軋輥參數(shù)：在彈出對(duì)話框的No.of dies一欄中選擇2-dies，此步驟是為軋制選擇兩個(gè)軋輥。在Die movement direction一欄中選擇Neg*一項(xiàng)，沿*軸的負(fù)向運(yùn)動(dòng)。在Die mo

19、vement type一欄中選擇Both一項(xiàng)，此步驟是為了兩個(gè)軋輥同時(shí)運(yùn)動(dòng)。在Speed即速度一欄中輸入2，軋輥的運(yùn)動(dòng)速度為2 in/sec。在Temperature即溫度一欄中輸入200，軋輥的溫度為200然后點(diǎn)擊Ne*t，如圖11所示圖- SEQ 圖- * ARABIC11在隨后彈出的對(duì)話框單擊Ne*t，再?gòu)棾鰧?duì)話框不改變其參數(shù)再單擊Ne*t。9.胎具網(wǎng)格劃分：對(duì)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(diǎn)擊按鈕，單擊Yes點(diǎn)擊Ne*t，如圖12所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC12

20、10.設(shè)置溫度參數(shù)：在彈出的對(duì)話框中的Temperature輸入200F，其他選項(xiàng)不變，點(diǎn)擊Ne*t，如圖13所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC1311. 初軋操作步驟：在出現(xiàn)的Operation List為操作列表的提示菜單，點(diǎn)擊Ne*t，在接下來(lái)的對(duì)話框中點(diǎn)擊對(duì)話框外的按鈕，然后點(diǎn)擊Ne*t，如圖14所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC1412. 進(jìn)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(diǎn)擊Pass 1 然后點(diǎn)擊下方的BiteHt+，完成后就參加了一次熱交換過程，如圖15所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC152在Auto-calculate bites

21、中選擇Yes一項(xiàng)，在Min.stopping distance一欄中輸入10，即最小的停頓距離為10，點(diǎn)擊Ne*t，如圖16所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC163在No.of simulation steps一欄中輸入10，然后在第二項(xiàng)的Step increment to save輸入10，然后在Process duration一欄中輸入5，點(diǎn)擊Ne*t，如圖17所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC174在彈出對(duì)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

22、中輸入2，在Stroke per step一欄中輸入0.15，其他參數(shù)不變，點(diǎn)擊Ne*t，如圖18所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC1813. 進(jìn)入二道次操作信息設(shè)置流程：1首先點(diǎn)擊操作欄的Pass 2 ，然后點(diǎn)擊操作欄下方的BiteHt+按鈕，如圖19所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC192對(duì)話框中的Auto-calculate bites選擇Yse，在Rotation before pass一欄中輸入90，在下方的Die movement direction一欄中輸入-1，點(diǎn)擊Ne*t，如圖20所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC203在彈出對(duì)話框中，在No. of

23、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(diǎn)擊Ne*t，如圖21所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC214在彈出對(duì)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，點(diǎn)擊Ne*t，如圖22所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC22進(jìn)入模擬窗口之后，對(duì)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2

24、4所示圖- SEQ 圖- * ARABIC23圖- SEQ 圖- * ARABIC24全部選擇Yes，完成模擬計(jì)算，然后點(diǎn)擊Finish按鈕完成創(chuàng)立，如圖25所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC2514. 退出前處理窗口，進(jìn)展模擬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- SEQ 圖- * ARABIC26圖- SEQ 圖- * ARABIC27圖- SEQ 圖- * ARABIC28單擊Summary，選擇Deformation，如圖2

25、9所示：圖- SEQ 圖- * ARABIC29由上圖28可知軋輥軋制的位置產(chǎn)生變形比擬大，因此應(yīng)變主要發(fā)生在受到軋輥擠壓兩邊的地方，當(dāng)然變形比擬小的地方應(yīng)變也比擬小，由圖29可以看出最小應(yīng)變值時(shí)間53.1之前幾乎為零，說(shuō)明當(dāng)沒有發(fā)生變形時(shí)應(yīng)變也是沒有產(chǎn)生。2、應(yīng)力分析：?jiǎn)螕?，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- SEQ 圖- * ARABIC30圖- SEQ 圖- * ARABIC31圖- SEQ 圖- * ARABIC32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- SEQ 圖- * ARABIC33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(shí)候，應(yīng)力是逐漸增大，當(dāng)軋輥離開后，應(yīng)力會(huì)逐漸的減小，直至接近零。4、位移分析：?jiǎn)螕?，選擇Deformation，Displacement 選擇Total disp，單擊Appl