《材料成型软件应用》结课报告

1、材料成型软件应用结课报告材料成型软件应用结课报告专业:材料成型及控制工程班级:学号:姓名:材料成型软件应用结课报告材料成型软件应用报告之一：ANSYS模拟报告六角钟钉冲压过程应力应变分析1、问题描述如图1所示为六角挪钉的示意图，对它的成形过程进行结构静力分析。图1(a)图1(b)挪钉的外圆柱高12mm,外圆柱半径为4mm,内圆柱孔长度为5mm,内圆柱孔半径为2mm,挪钉正六棱柱体边长为6mm。弹性模量为E=2e11MPa,泊松比为0、3。2、问题分析该挪钉由下半部分空心圆柱与上半部分一个正六棱柱组成。可采用自顶向下建模。先建正六棱柱，然后创建两个半径不同，高度也不同的圆柱体进行体相减得到空心圆

2、柱体，然后划分网格，最后求解分析模型。3、模拟计算过程1、定义工作文件名与工作标题1)定义工作文件名：File>ChangJobename2)定义工作工作标题：Title在文本框中输入rivet单击OK,关闭对话窗口。3)重新显示：Plot>Replot2、显示工作平面1)显示工作平面：WorkPlane>DisplayWorkingPlane2、参数选择：GUI:MainMenu>Preferences操作后弹出对话框，选才?structural,单击OK。如下图2所示：图23、定义材料属性GUI:MainMenu>Preprocessor>Materia

3、lProps>MaterialModels操作后弹出对话框,选才?Structural>Linear>Elastic>Isotropic,弹出对话框,在EX中输入2e11,PRXY中输入0、3,单击OK。如图3所示：±w 至 E 4同J*J_1J_ZJM MM 3 :AJAJ_J"I一-».|如曳e.l图至 n剑IAJIAJ凰I<JIAJI!<11 AJIJaJHWlAllallJ1I.AJIJ IIel图34、创建几何模型：1）关闭坐标系符号：PlotCtrls>WindowControls>WindowOptio

4、ns在Locationoftriad后选中Notshown单击OK,如下图4所示：同lllvSibviLihElEIntFlvwFixiH'-m*1i”il"hof”Svir-DjH0Stv7m翼型S:昆闩Pi«rr|f邓口阳|SFrhr«KMddrwVkAmIIeHiHIhmI-bi3BItillirtFwcieMn>«IWBFnAHMiiw-nnlflltfejHiar3Flnl图42）生成正六棱柱体：Radius处输入6,在深度Depth处输入2,单击OK如下图5所示:图5生成正六棱柱体如下图6所示:GUI:MainMenu>P

5、reprocessor>Modeling>Create>Volumes>Prism>Hexagonal在弹出对话框中在半径图63）平移工作平面：WorkPlane>OffsetWPbyincrements,在X,Y,ZOffset栏中输入0,0,-12单击Apply,如下图7所示：材料成型软件应用结课报告4）创建一个圆柱体：Preprocessor>Modeling>Create>Cylinder>SolidCylinder,在弹出对话框中输入半径度12,单击OK生成圆柱如图8,图9所示：图8图95）生成另一个圆柱体：Preproce

6、ssorModelingCreateVolumes>CylinderSolidCylinder半径2,高度5,单击OK,如图10,图11所示：图116）体相减操作：Preprocessor>Modeling>OperateBooleans>Subtract>Volumes,大圆柱减去刚生成的小圆柱体，如图12图13图14所示:图12 ar J uH Hw4 kliI I la ： > Ir i-k Qh J kl fi ,J* JL.q C|*aB MHB fnlic bT0。工S drFFil pin ain IhaMi * L i -J图13图147）体

7、相力口操作：Preprocessor>Modeling>Operate>Booleans>Add>Volumes,拾取PickAll按钮,如图15所示：图15P L tacfc tai M Bi3DEJI：3H1, RfflEETHj凯 ,ki* U Fir<<i I i kR Lhcw iWrrw? i-'tAliar Ji li I QJ pl Jint星ParfMal.aria luarnis JjaipiI Jl W' 11 * * t. 43|i TJ JH m5、网格划分：定义单元类型：GUI:MainMenu>Pre

8、processor>ElementType>Add/Edit/Delete,操作后弹出对话框,单击Add按钮。在弹出的对话框中左边选择StructuralSolid,右边选择Brick8node185单元，单击OK,最后单击Close,如图16所示：图16GUI:Preprocessor>Meshing>MeshTool在弹出对话框在Global单击set在SIZE框后输入0、5,单击OK,如下图17所示：图17单击Mesh,再单击pickall,网格划分结果如下图18所示:图186、施加约束：Solution>DefineLoads>Apply>St

9、ructural>Displacement>OnAreas,选中正六棱柱的上正六边形，单击OK,在弹出对话框中单击OK,如图19图20所示：材料成型软件应用结课报告H fTHEMn SlrCVn B hn FI an«- Tri-cS q鼻更曳-信，*AIAli序 WTOJAlmAl，* ii询，修9F i_i 'ir；«Ld M licr E*i L iifa j <Mdl E1 4 A*，二 BfV -fevRr1 J Mi I . 更图207、施加载荷：Solution>DefineLoads>Apply>Structura

10、l>Pressure>OnAreas,选择空心圆柱的上端面，设置载荷为1000Pa,如图21图22图23所示：Inin Tw i Lh 森VRtilHEl节不事f.岳I二卡J 里 ilqAl且且M1OJA1AJ用A1>IW7IXI_1J>1图21同J!lI«口l>TE-Me?IwfCtrlrfBTfcFlvwFutmUwii!k«n-lhDri7>?iEh>i>MSdjTS一!1IJ'r."l'-V如JEJ用融M杂晒Jkfsiil VivG giii k-fagB w>r I1 A m I ig

11、a BIMM'I !1 *r.*lou« 1 13内H U*B产出毁出身( lite;4Efn 6 C 总门二口，二 F I !,工8、定义分析类型：GUI:Solution>AnalysisType>NewAnalysis选择TypeofAnalysis为Static,单击OK,如图24所示：图249、选择求解器：GUI:Solution>AnalysisType>SolnCntrols,在Timeatendofloadstep处输入1;在Numberofsubsteps处输入20,如下图25所示设置，然后单击OK。£!1jv*EIePiv

12、4flrl»frrfcPl-i'Fw«rv!|i>cn-l<HDaT»e°：t前砧g事“十制胤J事-®5113TMlfcHt l*!l-IHr-H«NMH u 3Mmz 如，1 b Tjrw* fe Jin Ujhi IV11 vH*TEi UnAa 91 m-« iLw 1* - ItLuNiiE 尔卜 ii Ef|mu自J IlMLii I tailMlLXifl d ViiHi rwid 田1 i4 i UM13 Cohwfu.d Hniilc- l-lf»d hni r Uaniril

13、Pif iprar I iivNl v-l hnlpfvT. !£ r-mt rd4t Xi !1 AU LU. DEL 匕Qgl4Trun*rtl* I rwLm |Ki'fr占 ani* 14 n14加孑"Mvaanl flailh XlChLtmJrHnlvliw :ari rt i-Mritaiiv 3 w I'wiiwlh'c4 -3ii-m i4N" Tlr Taw in-rrwHiHvdlnff4 | M¥a-nd I. |VeU Ima hanl La J Ila1 JU I KjullwAaiw ，.jLvmJ1

14、，irin*Fip e K pHitarb4hK的r.n W, H 9U#T«D«n回同“x-;Ff-.1"叫则例例三划*4,-|叼1|(1.材料成型软件应用结课报告图2510、开始求解：GUI:Solutio>Soke>CurrentLS,在弹出对话框单击OK,YES直到出现Solutionisdone,表明计算结束，结果如图26所示：* hM.I f h TWrll FHkTLew Laarita K Ltesii /f. |£ #i1t 卜 Irirwii 立i” ShllE-Hfild fitH F * IMJlM 1' mw

15、m 41m E illJfaniCqKd EV n llh»KF ifeaijA Ii,i4h 1 ttfHFhl is Tiflilij hL Fin Lni ?!M Imil E Ft由 Ifljid pi 1 tllllrll |<W CpI BHZmi w 口wi.Hii ivKI .1. fUAMJLV 4KIEHEX1 4B3KTI闫口 STir MIW3.If* m 一 M nil UHI HWqn 用IT IPPHTWK, .iHAIM . wwrrrmc图27numMENEUMTIOU.M4Ak!Mtlriiqh-rdUMuvtji %；*中 iinr i*

16、通修图264、模拟结果分析1、应力分析：GUI:GeneralPostProc>PlotResul>contourplot>NodalSolu>Stress>vonMisesstress在ScaleFactor后选中TrueScale，分别选择在X、Y、Z方向与VonMises单击OK,如图27至32所示：kN戈旧BraiamMMBPrH|r!u,iHiiurA&1hIinn-lirirHSIlBfcxItnliwd1«kHMfl-r扁Rh<*Rbj1人hI»lVw<rfilwSn.JMortkawiShvrw4*“芦HC&

17、#171;LmrPLE,ff"f1!/Hiirt册I.wThIfI'TIII.fl."F*ctKTFlrlFIvir*rhItm®fi*»crriwFl*目wflLl«1bvlUKQi|f<vHMiill*Ei|IFHEnmjixVi-Mar»IMilUhgEJet止】*1*q，事白HluMawUtvnUaM叫Xtl#*UVriEvl«»jlEr材料成型软件应用结课报告图 30(Z)MSALTTEP-13ra-irrnr-itigESiHK-4"EPT浜1二7IX：3MTLNlfliANSY

18、S阳同马JUX11I01Tuin；naai-ifl*3,1n工；7fi.hs-371.165fit3:乖5.工事J2S.9313Ef5母6-Eil9UI3削:卯scyjriGP图28(X)ANSYSA；4：iFMIAVQ-1-ro.oe融口亮硬EKX5M3丁7gs母.SWTTMU=-三1£三二图29(Y)HXXLKLE3STEP-1EZffi-1TIKEhIS3f£VE£ni»i:*G1=,SND2ANSYSHi*材料成型软件应用结课报告图31图32图28为X轴方向的应力，图29为Y方向的应力图，图30为Z方向的应力图，图31,图32为VonMises应

19、力，从图31可知，从整体上瞧应力从挪钉顶部空心圆柱处往正六棱柱方向应力逐渐减小；正六棱柱的应力从中心往四周处逐渐减小从上往下逐渐减小，在边缘处下层的应力值最小为18、6291Mpa;但就是从图32可以瞧出应力最大值就是出现在空心圆柱内与下方实心圆柱的交界处，其值为1301、37Mpa。2、位移分析：GUI:GeneralPostProc>PlotResul>contourplot>NodalSolu>DOFSolution>Displacementvectorsum后选中TrueScale，分别选择在X、Y、Z方向与Displacementvectorsum单击O

20、K,如图33至35所示：图33(X)材料成型软件应用结课报告图36ANSYS.JWJI名后亡01LE-".N54EY?加如J,511£-箝.191工baiyE-C?IITfflrr图34(Y)PCK9U.5OTOTTOT=HAl?ub-t"*TCE工AVG¥RSY*7=HZ-S7*H-C7shx-p日amc-匚白ANSYSRL*r5JimSI州LTL5717:0®.ee-dr-as-J5t£-C：aii£-Jrfi_£2*E.-5-B-ZQE-aaagar-?»-rirt-M，qEe，a导下efhN

21、71;AL 3OLUT1OT sne-i 3WB =1 TE-1 us (svbi fiffss-G CRH. , &TflE-QT EKX -_ 57ifiZ-a7图35(Z)ANSYStISrjfl201759,-ZME-07rJ：-4E-O31EE-：T.«4DE-P0.WgE-gT.+*学匕77.315-57材料成型软件应用结课报告图33至图36分别为X,Y,Z,Mises位移，从图36可知,在靠近空心圆柱的最上端的等效位移最大，沿着空心圆柱体往下到六棱柱体等效位移逐渐减小，在六棱柱体上达到最小值。3、应变：GUI:GeneralPostProc>PlotRes

22、ul>NodalSolu>ElasticStrain选择X、Y、Z与vonMiseselasticstrain,选择OK,如图37至41所示：的阻wwrrausrtF-i SCB -i TEW-1IWTS-n UKK -SKK *-.173E-O*3KK - ZCBE-3 5ANSYSHH.5JUP Z1 ZC1T1S：4ZI： 11图37(X)NOH 9atm审SIEM sen -iIEK-1里mE nka S-7fl£-OT5HZ «. 3aJ£-O3ANSYSia +rar 2i mi图38(Y)VOUL SfiLG工BBTEFe-1BUB -1

23、Tg-tEFELEAsm©NBi -，57£E-a，?- .1a4-E-LB-me -P3ig«：-nsANSYSJW II ion 15K1I93图39(Z)图40.z70E-ne.ssiz-cb.oie-ob.seie-ob图41从图40可以发现应变情况与应力变化的情况相似，最大应变出现在与空心圆柱下端接壤的内侧，六棱柱的上方整体上从上到下逐渐减小，六棱柱体上从内到外逐渐减小，从上到下逐渐增大。5、分析结论这次实验就是模拟挪钉冲压的应力变化，由模拟结果分析中可以总结出：1、总的来说等效应力与等效应变在空心圆柱下端接壤处内侧最大，空心圆柱往下到六棱柱体越来越小，

24、六棱柱体从中心心到边缘处也越变越小，因为中心到六个边的距离不一样其应力发生的变化也不相同，在个边的中心部位与正六棱柱中心部位应力变化不大。这使挪钉头部受力不均更容易产生变形，因此在设计时应该把挪钉头部边缘设计得离中心处一样的距离。2、在靠近空心圆柱的最上端的等效位移最大，沿着空心圆柱体往下到六棱柱体等效位移逐渐减小，在六棱柱体上达到最小值。因此在挪钉的头部发生应力应变比较小变形也小、空心圆柱部分变形比较剧烈，尤其就是内侧与实心圆柱接触的部位。所以要根据挪钉的应力应变情况来合理设计选材。3、由位移模拟分析可知，挪钉的圆柱体部分都在缩小，说明挪钉截面积变大，高度会变小。这要求我们在设计产品时特别就

25、是受载荷作用的零件时，要考虑受力后材料的变形量。材料成型软件应用报告之二：DEFORM模拟报告粗轧过程模拟1、问题描述用Deform来模拟粗轧的过程如图1所示。工件为八棱柱，材料为TITANIUM6Al-4V淇尺寸大小如图2所示。其她材料为AISID3,轧辐的速度为2in/sec,工件的初始温度为1500°F,轧辐与胎具温度为200。F,分析它的应力应变、温度、位移等变化。图-1图-22、问题分析这次实验就是模拟粗轧的过程来分析其应力、应变、温度、位移变化等。对工件划分网格为14层，轧辐的网格层数为7层，胎具网格层数为5层。对于整个轧制过程划分为220步,分为两道次操作。3、模拟计算

26、过程1、创建新问题：打开工作界面，单击File|NewProblem,选择CoggingWizard,单击Next,输入文件名为Cogging”单击Finish,进入前处理界面，如图3图4所示：图-52）在弹出对话框中不修改其中参数单击Next。3）在接下来的对t框中选择Generate billet using cogging wizard,在下面的 Load materialfrom中选择USERKEY项，点击Next,选择八棱柱白作为工件，点击Next,如图6所示：图-3图-4在安装目录下的 USER_HT、KEY文件复制到之前设置的目录下2、设置初始条件与基本参数1）在弹出对话框中在

27、Simulation Title 输入 Cogging Simulation,Units 栏中选择 English,然 后点击Next,如图5所示：Pn PiacmErPw. Preen la图-63、网格划分：在对话框的第一个Elements一栏中输入单元数为100。在下面的Sizeratio一栏中输入>.Gensrsitensxli1,即尺寸比率为1。然后在下面的Layers一栏中输入14,即层数为14。点击1按钮,单击Yes生成工件网格，然后点击Next如图7所示：图-74、定义温度参数：在对话框中选择 Billet Temperature栏，并设置工件温度 1500F点击Next

28、,如图8所示:图-85、设置轧辐参数：在弹出的对话框中选择Generatediesusingcoggingwizard,在Loadmaterialform栏中选才iUSERKEY按钮，自己输入材料，点击Next6、导入轧辐模型：在弹出对话中！中选择Mode一栏中的Template,单击Next,如图9所示：图-97、轧辐网格划分：在弹出对话框中在第一栏中输入100。在Sizeratio一栏中输入1,即尺寸比率为1,然后在Layers一栏中输入7。然后点击二二二二1按钮，单击Yes生成了轧辐的网格模型，点击Next,如图10所示:图-108、设置轧辐参数：在弹出对话框的No、ofdies一栏中选

29、择2-dies,此步骤就是为轧制选择两个轧辐。在Diemovementdirection一栏中选择NegX一项，沿X轴的负向运动。在Diemovementtype一栏中选才iBoth一项，此步骤就是为了两个轧辐同时运动。在Speed即速度一栏中输入2,轧辐的运动速度为2in/sec。在Temperature即温度一栏中输入200,轧辐的温度为200然后点击Next,如图11所示图-11在随后弹出的舌框单击Next,再弹出对话框不改变其参数再单击Next。9、胎具网格划分：对话框中在Elements中输入50,即单元数为50,在Sizeratio一栏中输入2,即尺寸比率为人Generatezi&

30、amp;sh.2,在Layers输入5,即层数为5,然后点击1按钮，单击Yes点击Next,如图12所示:图-1210、设置温度参数：在弹出的对t框中的Temperature输入200F,其她选项不变，点击Next,如图13所示:图-1311、初轧操作步骤：在出现的OperationList为操作列表的提示菜单，点击Next,在接下来的对话框中点击对话框外的I配七!按钮，然后点击Next,如图14所示：|nmi-an»Q|EII.Fg'd".|餐.yHf一:、lrn力一jjjuU*ad'/w3,.：-：k.L更0图-1412、进入一道次操作信息设置流程1）首

31、先在右上方的操作列表中，先点击Pass1然后点击下方的BiteHt+，完成后就加入了一次热交换过程，如图15所示：图-152）在Auto-calculatebites中选择Yes一项，在Min、stoppingdistance一栏中输入10,即最小的停止距离为10,点击Next,如图16所示：图-163）在No、ofsimulationsteps一栏中输入10,然后在第二项的Stepincrementtosave输入10,然后在Processduration一栏中输入5,点击Next,如图17所示：图-174）在弹出对话框中，在Nominalbite一栏中输入10,在No、ofsimulati

32、onsteps一栏中输入10,然后在Stepincrementtosave一栏中输入2在Strokeperstep一栏中输入0、15,其她参数不变，点击Next,如图18所示：13、进入二道次操作信息设置流程图-181）首先点击操作栏的Pass2然后点击操作栏下方的BiteHt+按钮，如图19所示:图-192）对话框中的Auto-calculatebites选择Yse,在Rotationbeforepass一栏中输入90,在下方的Diemovementdirection一栏中输入-1,点击Next,如图20所示:图-203）在弹出对话框中，在No、ofsimulationsteps中输入10,

33、在Stepincrementtosave设置为10,在Processduration一栏中输入5,点击Next,如图21所示：图-214）在弹出对话框中，Nominalbite一栏中输入10,No、ofsimulationsteps一栏中输入10,然后将Stepincrementtosave设置为2,在Strokeperstep一栏中输入0、15,点击Next,如图22所示:图-22进入模拟窗口之后，对话框中显示了轧制的全部操作步骤，选择最后一步如图23图24所示图-23图-24全部选择Yes,完成模拟计算，然后点击Finish按钮完成创建，如图25所示:图-2514、退出前处理窗口，进行卞I

34、I拟Run。4、模拟结果分析1、应变分析：选中BILLET,单击，选择Deformation,Strain-Effective,分别选择80步160步220步生成等效应变图，如图26至28所示:IMi-f.fw11UW'QMMMKM9W1Fiia'awfcwafcJajJL,V厂安一"11b，午gr.iM，"J，、二二.,、MiMHW-Jb图-26单击SummaryU_,选才DDeformation,如图29所示:图-29由上图28可知轧辐轧制的位置产生变形比较大，因此应变主要发生在受到轧辐挤压两边材料成型软件应用结课报告的地方，当然变形比较小的地方应变也比较小，由图2