DEFORM实验报告——镦粗

铜陵学院课程实验报告

实验名称 圆柱体压缩过程模拟 实验课程 材料成型计算机模拟

指导教师 张 金 标 专业班级 09材控（1） . 姓 名 万 伟 学 号 0910121059

2012年04月29日

实验一 圆柱体压缩过程模拟

1 实验目的与内容

1.1 实验目的

进一步熟悉AUTOCAD或PRO/E实体三维造型方法与技艺，掌握DEFORM软件的前处理、后处理的操作方法与热能，学会运用DEFORM软件分析压缩变形的变形力学问题。

1.2 实验内容

运用DEFORM模拟如图1所示的圆柱坯压缩过程。

锤头

工件

砧板

图1 圆柱体压缩过程模拟

（一）压缩条件与参数

锤头与砧板：尺寸200×200×20mm，材质DIN-D5-1U,COLD，温度室温。 工件：材质DIN_CuZn40Pb2，尺寸如表1所示，温度室温。

表1 实验参数 序号 1 2 3 4 圆柱体直径，圆柱体高度，摩擦系数，滑mm 100 100 100 100 mm 150 150 250 250 动摩擦 0 0.2 0 0.2 锤头运动速度，mm/s 1 1 1 1 压缩程度，% 20 20 20 20 （二）实验要求

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（1）运用AUTOCAD或PRO/e绘制各模具部件及棒料的三维造型，以stl格式输出；

（2）设计模拟控制参数；

（3）DEFORM前处理与运算（参考指导书）；

（4）DEFORM后处理，观察圆柱体压缩变形过程，载荷曲线图，通过轴对称剖分观察圆柱体内部应力、应变及损伤值分布状态；

（5）比较方案1与2、3与4、1与3和2与4的模拟结果，找出圆柱体变形后的形状差别，说明原因；

（6）提交分析报告（纸质和电子版）、模拟数据文件、日志文件。 2 实验过程

2.1工模具及工件的三维造型 根据给定的几何尺寸，运用AUTOCAD或PRO/E分别绘制坯料、锤头和砧板的几何实体，文件名称分别为workpiece，top die，bottom die，输出STL格式。 2.2 压缩过程模拟 2.2.1 前处理

建立新问题：程序?DEFORM-3D Ver 6.1?File?New Problem? Next?在Problem Name栏中填写“Forging” ? Finish?进入前前处理界面；

单位制度选择：点击Simulation Control按钮?Main按钮?在Units栏中选中SI（国际标准单位制度）。

添加对象：点击+按钮添加对象，依次为“workpiece”、“top die”、“bottom die”。 定义对象的材料模型：在对象树上选择workpiece ?点击General按钮?选中Plastic选项（塑性）?点击Assign Temperature按钮?填入20?点击OK按钮；在对象树上选择top die ?点击General按钮?选中Rigid选项（刚性）?点击OK按钮?勾选Primary Die选项?如此重复，定义其它工模具的材料模型（不勾选Primary Die选项）。

实体网格化：在对象树上选择workpiece?点击 Mesh （采用绝对划分）?点击Detail Settings?选择Absolute?将Min Element Size中数据改为3?点击Surface Mesh?Solid Mesh，工件网格生成；

工件体积补偿：在对象树上选择workpiece?点击Property?在Target Volume卡上选中Active选项?点击Calculate Volume按钮?点击Yes按钮。

设置对象材料属性：在对象树上选择workpiece?点击Material右边；Load material from library?点击other?选择DIN-CuZn40Pb2?点击了Load完成材料属性的添加；同理应用于top die，bottom die 材料的添加。

设置主动工具运行速度：在对象树上选择top die ?点击Movement?在speed/force选项卡的type栏上选中Speed选项?在Direction选中主动工具运行，选择-Z?在speed卡上选中Define选项，其性质选为Constant value，填入速度值，1mm/s；

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步数和步长的设定：在工具栏上点击Simulation Control按钮?点击Step，在Number of Simulation Steps右格中填入30?Step Increment to Save 格中输入3?点击With die Displacement ，输入1mm。（后面三个实验根据实际设定步数及步长）

边界Inter-Object按钮?在对话框上选择workpiece—top die?点击Edit按钮?点击Deformation卡Friction栏上选中Shear和Constant选项，填入摩擦系数0（一般默认是0） ? 点击Close按钮?点击Apply to other Relations，点击Generate all按钮?点击OK按钮完成边界条件设置； 2.2.2 生成库文件

在工具栏上点击Database generation按钮 ?点击Check按钮?没有错误信息则点击Generate按钮?完成模拟数据库的生成。

2.2.3 退出前处理程序 在工具栏上点击Quit按钮，退出前处理程序界面。 2.2.4 模拟运算

在主控程序界面上，单击项目栏中的forging.DB文件?单击Run按钮，进入运算对话框。 2.3 后处理

模拟运算结束后，在主控界面上单击forging.DB文件?在Post Processor栏中单击DEFORM-3D Post按钮，进入后处理界面。

1） 观察变形过程：点击播放按钮查看成型过程；

2） 观察温度变化：在状态变量的下拉菜单中选择Temperature，点击播放按钮查看成型过程中温度变化情况；

3） 观察最大应力分布：在状态变量的下拉菜单中选择Max Stress，点击播放按钮查看成型过程中最大应力分布及其变化情况；

4） 观察最大应变分布：在状态变量的下拉菜单中选择Max Strain，点击播放按钮查看成型过程中最大应变分布及其变化情况；

5） 观察破坏系数分布：在状态变量的下拉菜单中选择Damage，点击播放按钮查看成型过程中可能产生破坏的情况；

6） 成型过程载荷：点击Load Stroke按钮，生成变形工具加载曲线图，保存图形文件为load.png；

7）点跟踪分析：点击Point Tracking按钮，根据上图点的位置，在工件上依次点击生成跟踪点，点击Save按钮，生成跟踪信息，观察跟踪点的最大应力、最大应变、温度、破坏系数，保存相应的曲线图。 3 实验结果与分析

以下实验（a）方案代表高度为150mm、摩擦系数为0； （b）方案代表高度为150mm、摩擦系数为0.2； （c）方案代表高度为250mm、摩擦系数为0； （d）方案代表高度为250mm、摩擦系数为0.2；

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3.1圆柱体压缩变形大致过程

（c） 高度为250mm、摩擦系数为0压缩变形过程

（a） 高度为150mm、摩擦系数为0压缩变形过程

（b） 高度为150mm、摩擦系数为0.2压缩变形过程

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（d）高度为250mm、摩擦系数为0.2压缩变形过程 图2 （a）、（b）（c）（d）四种方案的压缩变形过程

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