de-2d实验.doc

学生学号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 朱春东、钱东升 学 生 姓 名 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DEFORM-2D圆柱体镦粗模拟分析实验成绩实 验 者专业班级成型0901组 别同 组 者实验日期第一部分：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） 了解认识DEFORM软件的窗口界面。2） 了解DEFORM界面中功能键的作用。3） 掌握利用DEFORM有限元建模的基本步骤。4） 利用DEFOR模拟铸造成型过程（包括Pre、Simulator、Post Processer）。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：1) 设计工具和产品工艺流程，减少昂贵的现场试验成本。2) 提高工模具设计效率，降低生产和材料成本。3) 缩短新产品的研究开发周期。DEFORM-2D（二维）适用于各种常见的UNIX工作站平台（HP，SGI，SUN，DEC，IBM）和Windows-NT微机平台,可以分析平面应变和轴对称等二维模型。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1DEFORM前处理过程（Pre Processer）1） 进入DEFORM前处理窗口。2） 设置模拟控制3） 增加新对象4） 网格生成5） 材料的选择6） 模拟控制设定7） 凸模运动参数的设置温度设定8） 确立边界条件9） 温度设定10) 设定对象间的位置关系11）对象间关系“Inter-Object”的设定12）生成数据库13）退出前处理窗口2DEFORM求解（Simulator Processer）3DEFORM后处理（Post Processer）1)了解DEFORM后处理中的常用图标。2）步的选择3）真实应变4）金属流线5）载荷行程曲线四、实验任务已知：毛坯尺寸：底面半径60mm，高度200mm毛坯材料:AISI-10251800-2200F(1000-1200)毛坯温度：1200 单元数：1000模具尺寸：底面半径150mm，高度60mm 上模压下量100mm，压下速度10mm/s完成如下操作(1) 在DEFORM-2D/Preprocessor中建立圆柱体镦粗模拟分析模型，生成以“姓名拼音-学号”命名的.DB文件，如：金坤操作命名为JinKun-07(2) 对镦粗过程进行模拟，完成以下操作：1） 提取模型模拟所得结果：最大和最小应变、工件尺寸（底面半径和鼓形半径）、载荷-行程曲线(3) 在模型基础上，分别改变毛坯初始温度（900、1000、1100、1200），压下速度（5、10、15、20mm/s）进行模拟，完成以下操作：1）测量四种温度和速度下，毛坯最终成形尺寸（X、Y方向尺寸），做出尺寸随温度和速度变化曲线。2）测量四种温度和速度下，毛坯最大载荷值，做出载荷随温度和速度变化曲线3）测量四种温度和速度下，毛坯最大和最小等效应变值，做出应变随温度和速度变化曲线。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-2D软件的系统中，单击启动软件。选择File New Problem，增加一个新问题，出现问题设置窗口。前几步保持系统设置不变，将问题命名为.。单击Next按钮，打开deform-2D前处理器，进入前处理环境,如图1.1所示。 图1.12. 设置模拟控单击图标，打开“Simulation control”窗口。在该窗口中选择系统单位为“SI”，其他默认为系统设置，单击OK按钮退出窗口,如图2.1所示。图2.13. 增加新对象单击，添加新对象Top die、Bottom die，如图3.1所示。 选择Workpiece，单击按钮，为新增对象建立几何模型。单击edit按钮，出现一个空白表格，在表格按逆时针顺序输入各特征点的坐标X、Y、R，如表3-1，输入完成后，单击Check，检查无误后，单击Apply按钮，将数据写入系统。按相同的方法建立上下模几何模型，最终效果如图3.2。 表3-1Workpiece各特征点坐标表3-2Top die各特征点坐标表3-3Bottom Die各特征点坐标 图3.24. 网格生成为了将Workpiece生产网格，单击Mesh按钮。在Tool标签下对网格数量进行选择，设置为1000，在Detailed settings中将Size Ratio设置为1，单击Generate Mesh按钮，生成网格如图4.1所示。图4.15. 材料的选择单击Workpiece使其高亮显示，单击General按钮，再点击材料选择窗口，单击Steel，选择材料AISI-10251800-2200F(1000-1200C)。单击Load按钮，将所选材料导入到Workpiece中，如图5所示。 图56模拟控制设定单击图标，打开模拟控制窗口，再单击Step按钮进入步控制，依次对各项进行设置，单击ok退出，如图6所示。图67.凸模运动参数的设置单击“Top die”，待其高亮显示后单击Movement图标，设定凸模的运动参数，在Constant value中输入10，如图7所示。图78.确立边界条件单击Workpiece,然后选择按钮进入边界条件选择窗口，如图7.1所示。图8.1单击选择按钮，用鼠标选择左上角第一点，继续选择左下角第二点，两点选择后，毛坯对称中心轴将高亮显示，这便是毛坯的边界。边界选好后，单击按钮，“Velocity”会出现“X，Fixed”，说明边界条件已经确定,如图8.2所示。 图8.29.温度设定依次单击“Workpiece”、“Top Die”、“Bottom Die”中的general图标，在“Temperature”中单击Assign temperature按钮，输入温度值1200，单击OK，使温度确定下来，如图8所示。图910设置对象间的位置关系单击按钮，在此窗口中可设定对象间的位置关系。单击interference按钮，显示如图10所示的窗口。选择Positioning Object为“Workpiece”，“Interference”中选择“Top Die”，在“Approach Direction”选择方向为“Y”，单击“Apply”按钮，毛坯与凸模的位置关系就确定了。同理设置“Bottom Die” 在“Approach Direction”选择方向为“-Y”，单击“Apply”按钮，毛坯与凹模的位置关系就确定了。 图1011.对象间关系“Inter-Object”设定单击按钮，由于当前没有设定关系，会弹出一个对话框询问是否希望系统添加默认的关系，单击Yes按钮后，进入过盈对象关系设定窗口，如图11.1所示。图11.1选择（2）Top Die（1）Workpiece，单击Edit，将constant选项设置为0.3，其他为系统默认设置即可，如图11.2所示，单击Close。 图11.2单击Apply to other relations,为第二个关系设置相同的摩擦系数。接着单击图标，系统会为毛坯与凸模、凹模的接触确定一个合理的公差。然后单击Generate All按钮，毛坯与凸凹模的接触即生成，接触处出现亮线条，如图11.3所示，单击Ok退出。图11.312生成数据库单击按钮，单击Check按钮，开始对各项数据进行检查。如图12所示。检查无误后，单击Generate按钮生成数据库。单击Close按钮，退出该窗口。 图1213.退出前处理窗口单击保存按钮，关闭前处理窗口。二Deform求解1.打开一个预保存的问题2.求解，单击Run，开始模拟，如图2.1所示：图2.1三 Deform后处理当模拟完成后，单击“post processor”中的“Deform-2D Post”，弹出后处理窗口。完成以下操作：提取模型模拟所得结果：最大和最小应变、工件尺寸（底面半径和鼓形半径）、载荷-行程曲线1.选择输出真实应变云图，可得最大最小应变，如图3.1所示：图3.12.单击按钮，然后鼠标先后点击镦粗后锻件地面的两断点。测量工件尺寸（底面半径和鼓形半径），如图3.2所示： 图3.23.输出载荷行程曲线，求出最大载荷值。单击图标，按图3.3（a）所示进行设置，单击Ok得到载荷行程曲线，如图3.3（b）所示： 图3.23（a） 图3.3(b)4. 在模型基础上，分别改变毛坯初始温度（900、1000、1100、1200），压下速度（5、10、15、20mm/s）进行模拟，测量四种温度和速度下，毛坯最终成形尺寸（X、Y方向尺寸）、毛坯最大载荷值毛坯最大和最小等效应变值。（1）保持压下速度为10mm/s，改变毛坯初始温度：a.毛坯初始温度为900时，得到的结果如图10-900所示: 图10-900b.毛坯初始温度为1000时，得到的结果如图10-1000所示:图10-1000c.毛坯初始温度为1100时，得到的结果如图10-1100所示: 图10-1100d.毛坯初始温度为1200时，得到的结果如图10-1200所示:图10-1200（2）保持毛坯初始温度为1200，改变压下速度a.压下速度为5mm/s时，得到的结果如图5-1200所示:图5-1200b.压下速度为10mm/s时，得到的结果如图10-1200所示:图10-1200c.压下速度为15mm/s时，得到的结果如图15-1200所示:图15-1200d.压下速度为20mm/s时，得到的结果如图20-1200所示:图20-1200 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）实验结果：(1)保持压下速度为10mm/s，改变毛坯初始温度：初始温度 （）最大载荷（KN）上表面X方向尺寸(mm)下表面X方向尺寸(mm)鼓形半径尺寸(mm)Y方向尺寸（mm）最大等效应变(mm)最小等效应变(mm)900740077.838977.838987.69881001.290.1221000475077.027877.027887.6531001.270.1251100226077.027877.027887.8007100.0031.230.1181200121075.405674.594489.43571001.360.0237(2)保持毛坯初始温度为1200，改变压下速度:压下速度（ mm/s）最大载荷（KN）上表面X方向尺寸(mm)下表面X方向尺寸(mm)鼓形半径尺寸(mm)Y方向尺寸（mm）最大等效应变(mm)最小等效应变(mm)5112074.594474.594489.8272100.0031.440.010910121075.405674.594489.43571001.360.023715127074.594473.783389.22871001.320.030520131075.405675.405689.10931001.300.0356由实验数据作出曲线图：1. 上模压下速度为10mm/s不变时，改变毛坯初始温度a.尺寸-温度变化曲线：随着温度的升高， X方向鼓形半径逐渐增大、底面半径逐渐减小,Y方向的尺寸不变。 b.载荷-温度变化曲线：随着温度的升高，最大载荷越来越小c.应变-温度变化曲线：随着温度的升高最大等效应变先减小后增大，而最小等效应变先基本保持不变，后迅速减小。 2. 毛坯初始温度为1200不变时改变上模压下速度a.尺寸-速度变化曲线：随着压下速度的提高，X方向尺寸无显著变化，Y方向尺寸不变。 b.载荷-速度变化曲线：随着压下速度的提高，毛坯最大载荷值逐渐增大c.应变-速度变化曲线：随着压下速度的增加，最大等效应变逐渐减小，而最小等效应变逐渐增大。 二、