DEFORM模拟锻压挤压实验报告

铜陵学院课程实验报告

实验课程材料成型计算机模拟

指导教师

专业班级

姓名

学号

2014年05月11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。

（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700℃。

（二）实验要求

（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；

砧板

工件

锤头

图1 圆柱体压缩过程模拟

（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）比较实验 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，topdie，bottomdie，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→DEFORM6.1→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 Conrol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”、“topdie”、“bottomdie”。

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→填入温度，→点击OK按钮；在对象树上选择topdie →点击General按钮→选中Rigid选项（刚性）→点击Assign Temperature 按钮→填入温度，→点击OK按钮→勾选Primary Die选项（定义为extusion dummy block 主动工具）→如此重复，定义其它工模具的材料模型（不勾选Primary Die选项）。

调整对象位置关系：在工具栏点击Object Positioning按钮进入对象位置关系调整对话框→根据挤压要求及实体造型调整相互位置关系→点击OK按钮完成；

模拟控制设置：点击Simulation Conrol按钮→Main按钮→在Simulation Title栏中填入“tuble extrusion”或“stick extrusion”→在Operation Title栏中填入“deform heat transfer”→选中SI选项，勾选“Defromation”选项，点击Stemp按钮→在Number of Simulation Stemps 栏中填入模拟步数→Stemp Increment to Save栏中填入每隔几步就保存模拟信息→在Primary Die栏中选择extusion dummy block（以挤压垫为主动工具）→在With Constant Time Increment栏中填入时间步长→点击OK按钮完成模拟设置；

实体网格化：在对象树上选择workpiece→点击Mesh →在Number of Elements卡上填入需要的网格数，如15000→点击Generate Mesh →工件网格生成；

说明：工模具不作分析，可以不进行网格划分。

设置对象材料属性：在对象树上选择workpiece→点击Meterial→点击other→选择DIN-CuZn40Pb2→点击Assign Meterial完成材料属性的添加；

设置主动工具运行速度：在对象树上选择topdie →点击Movement→在speed/force选

项卡的type栏上选中Speed选项→在Directiont选中主动工具运行，如-Y→在speed卡上选中Define选项，其性质选为Constant，填入速度值，如1mm/s；

工件体积补偿：在对象树上选择workpiece→点击Property→在Target V olume卡上选中Active选项→点击Calculate V olumer按钮→→点击Yes按钮→勾选Compensate during remeshing。

边界条件定义：在工具栏上点击Inter-Object按钮→在对话框上选择workpiece—topdie→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，如0.4 →点击Close按钮→如此重复，依次设置其它接触关系→点击Generate all按钮点击tolerace 按钮→点击OK按钮完成边界条件设置；

保存k文件：在对象树上选择extrusion workpiece→点击Save按钮→点击保存按钮→保存工件的前处理信息→重复操作，依次保存各工模具的信息。

2.2.2 生成库文件

在工具栏上点击Database generation按钮→在Type栏选中New选项→选择路径（英文）→填入数据库文件名（英文），如forging →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Exi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→单击Start按钮开始运算→单击Stop按钮停止运算→单击Summary，Preview，Message，Log按钮可以观察模拟运算情况。

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。

3 实验结果与分析

（1）观察变形过程：点击播放按钮查看成型过程；

（1）（2）

（3）( 4)

（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；

(1)(2)

(3) (4)

（3）观察最大应力分布：在状态变量的下拉菜单中选择Stress—Max pricipal，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；

（1）（2）

（3）（4）

1）比较（1）和（2）的颜色分布并在每个区域随机用鼠标点击一些点查看最大应力值，可以看出：

①摩擦系数为0时，坯料各部分应力分布较均匀，处于三向压应力状态，为均匀变形。

②摩擦系数为0.4时，坯料各部分应力分布不均匀：圆柱体端部的接触面附近处于强烈的三向压应力状态；在与垂直作用力轴线呈45°交角的区域也处于三向压应力状态，但应力值较前者较小；在与垂直作用力轴线呈45°交角的区域径向向外的区域里，最大应力逐渐由压应力变为拉应力，该区域为二压一拉应力状态。该坯料的变形为不均匀变形。

原因：镦粗时，由于受到接触表面摩擦力的影响，会使接触表面附近的金属变形受阻。而接触表面摩擦力的影响，沿径向由侧边向中心逐渐增强，沿高度方向由端面向中

心逐渐减弱，故产生不均匀变形。为了保持物体完整性，会出现附加应力，从而改变物体的应力状态。

2）比较（3）和（4），其与（1）和（2）应力分布情况相似。再比较（1）和（3），可以看出：不同高度，在相同压下量下，应力分布同样较均匀，但最大应力的大小有所差异。最后比较（2）和（4）可以看出：不同高度，在相同压下量下，不均匀变形所对应的各个区域的体积跟最大应力大小都有所差异。综上，高度对均匀变形和不均匀变形的应力状态同样有影响。

（4）观察最大应变分布：在状态变量的下拉菜单中选择Strain—Effective，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；

（1）（2）

（3）（4）

1）比较（1）和（2）的颜色分布并在每个区域随机用鼠标点击一些点查看最大应变值，可以看出：

①摩擦系数为0时，坯料各部分应变分布较均匀，为均匀变形。由于坯料在轴向上的为压缩变形且变形量为0.4，根据体积不变定律并参照图中最大应力值，可知该坯料在径向

和周向均为拉伸变形，所以该坯料处于一向压缩两相拉伸应变状态。观察变形前后的坯料形状，还可以发现其形状在变形前后相似，这点符合均匀变形的特点。

②摩擦系数为0.4时，坯料各部分应变分布不均匀：位于圆柱体端部接触面附近，由于受接触面摩擦影响较大，且远离与垂直作用力轴线呈大致45°交角的最有利滑移区域，在此区域内产生塑性变形较为困难，为难变形区；处于与垂直作用力大致为45°交角的最有利变形区域，且受摩擦影响较小，因此在此区域内最易发生塑性变形，为易变形区。处于易变形区四周的区域，其变形量介于难变形区与易变形区之间，为自由变形区。观察变形前后的坯料形状，便可以发现其形状在变形后呈单鼓形，这正是由于不均匀变形。

2）比较（3）和（4），其与（1）和（2）应变分布情况相似。再比较（1）和（3），可以看出：不同高度，在相同压下量下，应变分布同样较均匀，但最大应变的大小有所差异。最后比较（2）和图（4）可以看出：不同高度，在相同压下量下，不均匀变形所对应的各个区域的体积跟最大应变大小都有所差异。综上，高度对均匀变形和不均匀变形的应变状态同样有影响。

（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；

（1）（2）

（3）（4）

由上面四幅图可以看出，1,2图破坏系数极小几乎为0，而3,4图破坏系数为0。说明在此镦粗过程中，晶格畸变不是很严重，坯料不容易被破坏。①坯料无摩擦，即均匀变形时，其对坯料的破坏很小；②坯料有摩擦时，即不均匀变形时，圆柱体侧面周向承受附加拉应力，但是由于变形程度不大，所以对坯料的破坏也很小。

（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；

(1) (2)

(3) （4）

1)比较上图中每条线段可以看出：在开始较短时间内载荷呈线性增大，该段时间内的变形为弹性变形，载荷迅速增加，变形很小；在后面的所有时间内载荷呈非线性增长，该时间内的变形主要为塑性变形，变形较大，载荷增长较弹性变形慢。弹性变形阶段，载荷上升的主要原因是原子间相互作用力；塑性变形阶段，载荷上升的主要原因是加工硬化。

2)比较方案一和方案二对应的曲线可以看出：方案二接触表面有摩擦力即产生不均匀的坯料，塑性变形阶段的载荷曲线高于方案一接触表面无摩擦即产生均匀变形的坯料。这是由于不均匀变形产生的附加应力，使金属的塑性降低，变形抗力升高。

3)比较方案三和方案四对应的曲线，其与方案一和方案二的情况相似。只是载荷大小有所差异。

4)比较方案一和方案三对应的曲线可以看出：相同压下量，均无摩擦的这两种情况，高度为150的载荷曲线比高度为250的载荷曲线高很多。比较方案二和方案四对应的曲线可以看出：相同压下量，摩擦系数相同的这两种情况，高度为150的载荷曲线比高度为250的载荷曲线高很多。

（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。

（1）

（2）

3

（4）

1）观察（1）和（3）各跟踪点在变形过程中最大应力和最大应变

观察(1)中左图和(3)中左图，可以看出：在前面极短时间内，为弹性变形，应力呈线性变化；后面的时间内，主要为塑性变形，呈非线性变化。除表面几个点外，坯料其他各点均为三向压应力状态，且应力分布较均匀。

观察图(1)中右图和(3)中右图,可以看出：在变形过程中，所有点的最大应变呈线性增长，且应变大小也基本相同，这正符合均匀变形过程的特点。

2）观察（2）和（4）各跟踪点在变形过程中最大应力和最大应变

观察（2）中左图和（4）中左图，可以看出：在变形过程中，应力分布不均匀，且变化幅度较大。这是因为这两情况的变形为不均匀变形，产生大量附加应力，而这些附加应力的分布也是不均匀的，所以就出现了图示情况。

观察（2）中右图和（4）中右图，可以看出：在变形过程中，应变总体是呈上升趋势的，但是由于不均匀变形，所以各点处的应变大小不同。

4 实验小结

本实验通过ProE和DEFORM对镦粗过程进行了模拟，经过无摩擦镦粗和有摩擦镦粗之间的对比分析，验证了均匀变形和不均匀变形的变形特点。把书本的知识应用到模拟当中，使我对课本的知识有了更进一步的理解。同时我也学会了使用DEFORM-3D进行简单的材料成型模拟，分析成型过程中工件的应力、应变、破坏系数及挤压工具载荷的变化。

DEFORM能够帮助我们设计工具和产品工艺流程，减少昂贵的现场试验成本。提高了工模具设计效率，降低生产和材料成本。缩短了产品的研究开发周期。

实验二棒材热挤压过程模拟

1 实验目的与内容

1.1 实验目的

进一步熟悉DEFORM软件前处理、后处理的操作方法，掌握热力耦合数值模拟的模拟操作。深入理解并掌握DEFORM软件分析热挤压的塑性变形力学问题。

1.2 实验内容

运用DEFORM模拟如图2所示的黄铜(DIN_CuZn40Pb2)棒挤压过程

（一）挤压条件与参数

挤压工具：尺寸如图所示，材质DIN-D5-1U,COLD，温度3500。

图2 棒材热挤压示意图

坯料：材质DIN_CuZn40Pb2，尺寸 98×100，温度6300。

工艺参数：挤压速度10mm/s，摩擦系数0.1。

（二）实验要求

（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；

（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）运用DEFORM后处理Flow Net（流动栅格）功能观察金属流动的不均匀性，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挤压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、挤压模、挤压垫、挤压筒的几何实体，文件名称分别为extrusion workpiece，extrusion die，extusion mandrel，extusion dummy block，extusion chamber。输出STL格式。

说明：上述几何形体尽量在一个空间体系下用相对尺寸绘制，保证它们的装配关系；所有实体造型都要在空间体系的第一象限内，即几何点的坐标值非负。

2.2 挤压模拟

2.2.1 前处理

建立新问题：程序→DEFORM6.1→File→New Problem→Next→在Problem Name栏中填写“tuble extrusion”（管材挤模拟的学生）或“stick extrusion”（棒材挤模拟的学生）→ Finish→进入前前处理界面；

单位制度选择：点击Simulation Conrol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”和“object 4”，在Object Name栏中填入extrusion workpiece→点击Change按钮→点击geometry →点击import→选择extrusion workpiece.stl实体文件→打开；重复操作，依次添加extrusion die，extusion mandrel，extusion dummy block，extusion chamber。

定义对象的材料模型：在对象树上选择extrusion workpiece→点击General按钮→选中Plastic选项（塑性）→点击Assign Temperature按钮→填入温度，如630→点击OK按钮→在对象树上选择extusion dummy block→点击General按钮→选中Rigid选项（刚性）→点击Assign Temperature按钮→填入温度，如300→点击OK按钮→勾选Primary Die 选项（定义为extusion dummy block主动工具）→如此重复，定义其它工模具的材料模型（不勾选Primary Die选项）；

调整对象位置关系：在工具栏点击Object Positioning按钮进入对象位置关系调整对话框→根据挤压要求及实体造型调整相互位置关系→点击OK按钮完成；

模拟控制设置：点击Simulation Conrol按钮→Main按钮→在Simulation Title栏中填入“tuble extrusion”或“stick extrusion”→在Operation Title栏中填入“deform heat transfer”→选中SI选项，勾选“Heat transfer”和“Defromation”选项→点击Stemp按

钮→在Number of Simulation Stemps栏中填入模拟步数→Stemp Increment to Save栏中填入每隔几步就保存模拟信息→在Primary Die栏中选择extusion dummy block（以挤压垫为主动工具）→在With Constant Time Increment栏中填入时间步长→点击OK按钮完成模拟设置；

实体网格化：在对象树上选择extrusion workpiece→点击Mesh →在Number of Elements卡上填入需要的网格数，如15000→点击Generate Mesh →工件网格生成；

说明：工模具不作分析，可以不进行网格划分。

设置对象材料属性：在对象树上选择extrusion workpiece→点击Meterial→点击other→选择DIN-CuZn40Pb2→点击Assign Meterial完成材料属性的添加；

设置主动工具运行速度：在对象树上选择extusion dummy block→点击Movement→在speed/force选项卡的type栏上选中Speed选项→在Directiont选中主动工具运行，如-Y→在speed卡上选中Define选项，其性质选为Constant，填入数度值，如10mm/s；

工件体积补偿：在对象树上选择extrusion workpiece→点击Property→在Target V olume 卡上选中Active选项→点击Calculate V olumer按钮→→点击Yes按钮→勾选Compensate during remeshing

边界条件定义：在工具栏上点击Inter-Object按钮→在对话框上选择extrusion workpiece—extusion dummy block→点击Edit按钮→点击Deformation卡Friction栏上选中Shear和Constant选项，填入摩擦系数或选择摩擦类型如Hot Forging (Lubricated) →点击Thermal→选中Constant选项，填入传热系数或选择传热类型如Fomging →点击Close 按钮→如此重复，依次设置其它接触关系→点击Generate all按钮点击tolerace 按钮→点击OK按钮完成边界条件设置；

保存k文件：在对象树上选择extrusion workpiece→点击Save按钮→点击保存按钮→保存工件的前处理信息→重复操作，依次保存各工模具的信息。

2.2.2 生成库文件

在工具栏上点击Database generation按钮→在Type栏选中New选项→选择路径（英文）→填入数据库文件名，如stick extrusion 或tuble extrusion →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Exi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stick extrusion.DB 或tuble extrusion.DB文件→单击Run按钮，进入运算对话框→单击Start按钮开始运算→单击Stop按钮停止运算→单击Summary，Preview，Message，Log按钮可以观察模拟运算情况。

2.3 后处理

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

3 实验结果与分析

（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；

图一挤压终了温度分布

观察图一中颜色分布并在每个区域随机用鼠标点击一些点查看温度值，可以看出：远离挤压垫的一端温度最高，而与挤压垫相接触的一端温度最低。这主要是由于在整个挤压过程中与挤压垫接触的一端存在着坯料与挤压垫之间的热交换，从而使温度降低；不接触的一端在整个挤压过程中金属流动较为剧烈，并且由于散热不好且挤压时间较短，温度要比与挤压模相接触端高且变化不大。同时，中心部位温度分布较均匀而且具有较高温度值，这是因为在整个挤压过程中坯料中心不与挤压模具和空气相接触，热量散失与热传递都很小。

（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；

图二挤压终了最大应力分布

观察图二中颜色的分布并在每个区域随机用鼠标点击一些点查看最大应力，可以看出：中间部位应力分布比较均匀，且数值较大，由于最大应力为负值，故为三向压应力状态。从中还可以看出：在挤压过程中应力数值最大的位置出现在坯料刚进入挤压模的位置，由于在此处坯料径向尺寸急剧变化，金属流动的阻力最大，不均匀变形也最大，在此处将产生较大的附加应力，叠加后，应力数值增大。另外还能够看出：在挤压筒与坯料的接触部位附加应力对应力分布影响相对较小。

（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；

图三挤压终了最大应变分布

观察图三中颜色分布并在每个区域随机用鼠标点击一些点查看最大应变值，可以看出：应变状态为两压一拉状态。从中还能够看出：在整个挤压过程中应变最大的位置同样出现在工件刚进入挤压模的位置，此处坯料的主变形量最大，即应变最大，中间位置应变其次，中心部位应变较小，两端应变最小。这正符合挤压的真实变形特点。

（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；

图四挤压终了破坏系数分布

观察图四中颜色分布并在每个区域随机用鼠标点击一些点查看破坏值，可以看出：已挤压坯料的表面破坏系数较大，已挤压坯料的中心和挤压筒内的坯料破坏系数都较低。这是由于挤压过程中挤压筒壁和挤压模壁接触摩擦力的影响，使边部金属流动滞后于中心部金属，造成了边部受压，中心受压的附加应力分布，表面在附加拉应力作用下易产生周期裂纹，所以坯料表面的破坏系数较大。

（6）成型过程载荷：点击Load Stroke按钮，生成变形工具加载曲线图。

图五成型过程载荷分布

从图五中可以看出：整个挤压过程的成型载荷曲线总体上是逐渐增加的，因为随着挤压过程的进行，坯料和挤压模的接触面积越来越多，所以坯料与挤压模具之间的摩擦力就会逐渐增大，从而使挤压力上升。同时由于还会受到金属内部原子之间相互作用力的影响，随着挤压过程的进行金属流动越来越困难，所要求的挤压力也越大。图形中出现的很小的起伏，主要是因为在挤压过程中DEFORM-3D成型软件进行了网络的重划分，产生了均匀应变，挤压力出现小幅度降低，但是挤压力总体上呈上升趋势。

（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。

图六跟踪点分布图七最大应变跟踪点分布

图八最大应力分布图九最大温度分布

图十跟踪点破坏系数分布

1)从图九可以看出：所选的大部分点的温度分布整体上是呈小幅度的下降趋势，主要是因为在模拟成型过程中存在坯料和挤压垫、挤压筒、挤压模以及外界的热交换和热量损失，所以温度会有所下降但幅度很小。因为在热传递和热量散失的过程中接触摩擦会产生热量，所以跟踪点的温度降幅很小。还有一小部分点的温度先降低后上升，这主要是因为那些点分布在坯料表面靠前端，温度先由于与环境发生热传递而减小，后又由于接触摩擦温度又有所上升。还有几个点的温度呈下降趋势，主要是由于这几个点靠近挤压垫端，与挤压垫产生热传递。

2)从图八可以看出：应力分布不均匀，且变化幅度较大，因为在挤压过程中工件的某些部位有很大的不均匀变形，同时附带了大量的附加应力，而附加应力在整个工件上的

分布也是不均匀的，所以也就出现了如图所示的情况。

3）从图七可以看出：应变整体上市呈上升趋势，因为材料的成型过程中每个质点都产生了小的应变程度，所有质点应变的总和便构成了整个工件的应变，所以总应变是逐渐增大的。

4）图十可以看出：破坏系数整体是增大的，因为随着挤压过程的进行坯料的应变越来越大，不均匀变形也越严重，同时附加应力也增加，金属内部晶格畸变也是越来越严重，则挤压变形的进行就越容易破坏，所以坯料的破坏系数是逐渐增加的。

（8）流动网格分析：点击Flow Net按钮，在对话框中分别选择Starting step和Ending step的数值，点击Next，选择Surface net，点击Next，选中Parallel，点击Next，确定起点平面、终点平面，输入方向矢量和分割面的数量，点击Next，点击Finish，生成金属流动网格数据，点击播放按钮查看流动格变化情况.

图十一流动网格分析

由图十一可以看出：挤压结束后，坯料外层的网格线被包围在内层网格线内部，即坯料外层的网格拉长的较短，中心层的网格拉长的交长这是由于坯料径向上的金属质点，总是中心部位首先流动进入变形区，外层金属流动的较缓慢，即存在流动不均匀现象。从图中还可以看出：各层网格之间变形前后平行关系未改变。这符合基本挤压阶段金属流动的特点，即坯料不发生中心层与外层的紊乱流动，坯料外层金属出模孔后仍在制品外层，不会流到制品中心。说明挤压未进入终了挤压阶段。

4 实验小结

通过这次实验，我更加形象的了解了挤压的变形过程，及其各种参数的变化规律和分布情况。把书本的知识应用到模拟当中，使我对课本的知识有了更进一步的理解。通过这次实验，培养了我运用书本知识解决实际问题的能力。采用DEFORM三维有限元模拟软件，能够准确地计算黄铜挤压过程中的挤压力、温度、挤压速度、应力和应变，输出便于观察的各种等值线图，形象地展示黄铜热挤压变形过程，并精确地揭示变形过程中各参数的演变规律。通过这次实验，验证了挤压变形的特点，即挤压过程变形不均匀，应力分布也不均匀。

通过这次实验，使我熟悉并掌握AUTOCAD、OFFICE等软件的实用方法，同时也提高了专业知识和计算机技术综合分析问题、解决问题的能力。DEFORM-3D强大的模拟引擎能够分析金属成形过程中多个关联对象耦合作用的大变形和热特性。系统中集成了在任何必要时能够自行触发自动网格重划生成器，生成优化的网格系统。DEFORM-3D 图形界面既强大又又灵活，为我们观察结果数据提供了有效的工具。

通过DEFORM软件的学习，为以后工作提供了一种非常实用的试验方法，也有助于现在对本专业的技术研究。DEFORM模拟能够缩短研发周期，降低开发成本，为以后的工作研究，也可以提供方便可靠的支持。

铸造过程模拟仿真

铸造过程模拟仿真 1、概述 在铸造生产中，铸件凝固过程是最重要的过程之一，大部分铸造缺陷产生于这一过程。凝固过程的数值模拟对优化铸造工艺，预测和控制铸件质量和各种铸造缺陷以及提高生产效率都非常重要。 凝固过程数值模拟可以实现下述目的： 1）预知凝固时间以便预测生产率。 2）预知开箱时间。 3）预测缩孔和缩松。 4）预知铸型的表面温度以及内部的温度分布，以便预测金属型表面熔接情况，方便金属型设计。 5）控制凝固条件[1]。 为预测铸应力，微观及宏观偏析，铸件性能等提供必要的依据和分析计算的基础数据。作为铸造工艺过程计算机数值模拟的基础，温度场模拟技术的发展历程最长，技术也最成熟。温度场模拟是建立在不稳定导热偏微分方程的基础上进行的。考虑了传热过程的热传导、对流、辐射、结晶潜热等热行为。所采用的计算方法主要有：有限差分法、有限元法、边界元法等；所采用的边界条件处理方法有N方程法、温度函数法、点热流法、综合热阻法和动态边界条件法；潜热处理方法有：温度回升法、热函法和固相率法。 自丹麦Forsound于1962年第一次采用电子计算机模拟铸件凝固过程以来，为铸造工作者科学地掌握与分析铸造工艺过程提出了新的方法与思路，在全世界范围内产生了积极的影响，许多国家的专家与学者陆续开展此项研究工作。在铸造工艺过程中，铸件凝固过程温度场的数值模拟计算相对简单，因此，各国的专家与学者们均以铸件凝固过程的温度场数值模拟为研究起点。继丹麦人之后，美国在60年代中期开始进行大型铸钢件温度场的计算机数值模拟计算研究，且模拟计算的结果与实测温度场吻合良好；进入70年代后，更多的国家加入了铸件凝固过程数值模拟的研究行列中，相继开展了有关研究与应用，理论研究与实际应用各具特色。其中有代表性的研究人员有美国芝加哥大学的R.D.Pehlke教授、佐治亚工学院的J.Berry教授、日本日立研究所的新山英辅教授、大阪大学的大中逸雄教授、德国亚探工业大学的P.Sham教授和丹麦科技大学的P.N.Hansen教授等。我国的铸件凝固过程温度场数值模拟研究始于70年代末期，沈阳铸造研究所的张毅高级工程师与大连工学院的金俊泽教授在我国率先开展了铸造工艺过程的计算机数值模拟研究工作，虽然起步较晚，但研究工作注重与生产实践密切结合，取得了较好的应用效果，形成了我国在这一研究领域的研究特色[2]。 1988年5月，在美国佛罗里达州召开的第四届铸造和焊接计算机数值模拟会议上，共有来自10个研究单位的从事铸造凝固过程计算机数值模拟技术研究的专家和学者参加了会议组织的模拟斧锤型铸件凝固过程的现场比赛。由于该铸件在几何形状上属复杂类型，模拟计算有一定的难度。从比赛结果看，绝大部分的模拟结果与实际测温结果相吻合。此次比赛得出如下结论[8]： l）铸件凝固过程的计算机模拟达到了相当的水平，如三维自动刻分、三维模拟计算、三维温度场显示等，并产生了一些软件包，如日立公司的HICASS、丹麦的Geomesh、大阪大学的SOLAM及亚琛的CASTS等。 2）模拟计算的结果都接近实测，这说明有限差分、有限元和边界元这三种计算方法对温度场计算都能满足精度要求，同时也说明了铸件凝固过程温度场计算机模拟计算技术已趋成熟。

deform挤压模拟课程设计

课题: 材料成型计算机模拟系别: 机械工程学院专业班级: 11级材控1班 指导教师: 张金标 组别: 第五组 2014年6月

第一章课程设计内容及任务分配.............................................................................................................. - 1 - 1.1 概述.......................................................................................................................................................... - 1 - 1.2 设计目的.................................................................................................................................................. - 1 - 1.3 设计内容.................................................................................................................................................. - 1 - 1.4 设计要求.................................................................................................................................................. - 1 - 1.5 挤压方案任务分配.................................................................................................................................. - 2 - 第二章工艺参数.......................................................................................................................................... - 3 - 2.1 工艺参数的设计...................................................................................................................................... - 3 - 2.1.1 摩擦系数的确定.................................................................................................................................... - 3 - 2.1.2 挤压速度的确定.................................................................................................................................... - 3 - 2.1.3 工模具预热温度的确定........................................................................................................................ - 3 - 第三章模具尺寸的确定.............................................................................................................................. - 4 - 3.1 挤压工模具示意图.................................................................................................................................. - 4 - 3.2 模具尺寸的确定...................................................................................................................................... - 4 - 3.2.1挤压模结构尺寸的确定......................................................................................................................... - 4 - 3.2.2 挤压筒结构尺寸的确定...................................................................................................................... - 6 - 3.2.3 挤压垫的结构及尺寸确定.................................................................................................................... - 7 - 第四章实验模拟及数据提取分析............................................................................................................ - 8 - 4.1挤压工模具及工件的三维造型............................................................................................................... - 8 - 4.2 挤压模拟.................................................................................................................................................. - 8 - 4.3 后处理...................................................................................................................................................... - 9 - 4.4分析数据................................................................................................................................................... - 9 - 4.5 坯料温度对挤压力的影响.................................................................................................................... - 10 - 4.6 坯料预热温度对破坏系数的影响........................................................................................................ - 11 - 个人小结........................................................................................................................................................ - 12 - 参考文献........................................................................................................................................................ - 21 - 附表《塑性成型计算机模拟》课程设计成绩评定表

Magma铸造CAE模拟

Magma操作 STL导入 点击“preprocessor”进入“MAGMApre”界面，依次导入相应的构件，保存。

Mesh划分网格 如上图所示，Magma共提供以上四种划分网格方法：自动划分、标准划分、高级、高级2。其中，自动划分是指用户自己制定划分的总的网格数，Magma自动进行适当的调整划分实体，标准划分是指铸型等不需要很高精度的部分进行的一种比较粗略的划分，如果需要对某一部分进行更细的划分，那么用户可以在“高级”中进行制定网格大小，甚至可以在“高级2”中对更进一步的某些部分进行更细的网格划分。 自动划分是用户可以制定计算部分的大约网格数、是否生成壳、是否核心划分、是否针对解法5进行划分。 Solver5是一种针对复杂结构铸件的网格划分方法。 1.2.4 网格划分 1.根据网格总量划分 1）打开选择功能表enmeshment,则mesh generation的视窗就出现； 2）选择automatic ,输入网格总数量； 3）选择generate 划分。

按照网格总数划分 2.根据单元网格三维尺寸划分 标准高级更高级 1）操作步骤： （1）选择功能表enmeshment,则mesh generation的视窗即出现；

（2）选择standard模式定义标准的网格化参数(如图 1.2.4-2)； （3）若standard模式不符划分需求,选择advanced和advanced2模式 ,来局部区域细分； 依据个人需求,改变预设的参数,参数说明后面3）中叙述。 （4）选择calculate,测试产生网格数； （5）假如接受测试结果,选择generate正式产生网格。 网格数量 2）划分准则 1、Wall thichness— 网格划分最小结构厚度。 2、Accuracy— 精度 3、Element size— 网格大小 4、Option。 其中Wall thichness和Element size一般设成一样大小。 3）参数说明 （1）wall thickness(壁厚) ─粗分网格； 几何中只要有壁厚小于设定值的地方就不会有网格产生,单位是mm 。

Deform-3D在挤压中的应用1

Deform-3D在挤压中的应用挤压就是对放在容器（挤压筒）内的金属锭坯从一端施加外力，强迫其从特定的模孔中流出，获得所需要的断面形状和尺寸的制品的一种塑性成型方法。 挤压过程分为开始(填充)挤压阶段、基本（平流）挤压阶段和终了（紊流）挤压三个阶段。在填充挤压阶段：金属发生横向流动，出现单鼓或双鼓变形。随着挤压杆的向前移动，挤压力呈直线上升。随着填充过程中锭坯直径增大，在锭坯的表面层出现了阻碍其自由增大的周向附加拉应力。随着填充过程进行，锭坯长度缩短，直径增大，中间部分首先与挤压筒壁接触，由于摩擦作用，从而在表面层出现了阻碍金属向前后两个空间流动的纵向附加拉应力。在基本挤压阶段：金属不发生横向流动。挤压力随挤压杆向前移动几乎呈直线下降。在终了挤压阶段：金属的横向流动剧烈增加，并产生环流，挤压力增加，产生挤压缩尾。这些因素使其变形机理非常复杂，很难用准确的数学关系式进行描述，从而导致生产过程中对产品质量控制的难度增大。采用DEFORM软件对大变形生产工序进行模拟分析和控制，能有效地对挤压生产进行指导。这里主要介绍DEFORM塑性成形模拟的基本过程和方法。 关键字：DEFORM 挤压塑性成形 DEFORM软件模拟塑性成形的基本流程： （1）几何模型的建立。 DEFORM-3D不具有三维造型功能，所以物理模型要在其他三维软

件中建立。例如用CAD,Pro/e,UG等三维造型软件造型，然后，通过另存为STL格式，实现模型与数值模拟软件间的数据转换。 （2）网格的划分与重划分。 划分网格是将问题的几何模型转化成离散化的有限元网格。分网时要根据问题本身的特点选择适当的单元类型。根据问题的几何和受力状态的特点，尽可能的选用比较简单的的单元类型。网格划分的方法有映射法或称为结构化的方法和自由的或非结构化的方法两种，根据不同问题类型应选用合适的方法划分网格。网格划分太大则模拟精度降低；网格划分太小模拟准确性上升，但是模拟时间增加，效率降低。所以选择一个合适的网格划分方式和网格划分大小至关重要。用刚（黏）塑性有限元法计算材料成型过程时，随着变形程度的增加和动态边界条件的变化，初始化分好的规则有限元网格，会发生部分畸变现象，网格出现不同程度的扭曲，从而影响有限元的计算精度，严重时会使迭代过程不收敛，这时就需要进行网格的重新划分，保证仿真过程中材料经大量流动后仍然可以继续，获得的结果仍然具有足够的精度。Deform在网格畸变到一定程度后会自动进行网格重划分，生成搞质量的网格。 （3）材料模型的建立及其他参数设置 功能强的分析软件提供的材料模型种类较多，用户可以根据问题的主要特点，精度要求即可得到的材料参数选择合适的模型，并输入相关参数。越是复杂的模型，其计算精度越高；但计算量也会提高，同时所需输入的材料参数也越多。一般而言，材料的物理性能和弹

铸造模拟

三个基本问题 1）什么是金属材料制备工艺？ 通过一定的生产流程，获得可以作为工业或工程中使用的金属材料或者构件，这个过程称之为金属材料制备与加工。 2）什么是金属材料制备工艺的计算机模拟？ 根据用户要求，基于一定的判据设计的制备与加工工艺过程，建立起数学物理模型，在计算机上进行造型、运算，并将得到的成千上万的数据综合在一起逼近研究对象的全貌，表达出成分工艺组织性能的演变规律，用形象的图形或者动画形式，显示出这些过程的直观画面称之为计算机模拟。 3）为什么进行金属材料制备工艺的计算机模拟？ 基本的加工工艺 1）铸造，凝固成形，液固相变。 2）焊接，凝固成形，液固相变，热影响区晶粒长大。 3）压力加工，固态成形，固态相变。 4）热处理，固态相变。 5）冷成形模拟 模拟的框架1）前处理，造型，数据输入等 2）计算，算法的优化 3）后处理，模拟结果输出，判据函数 4）数据库 模拟具有实时性，模拟的准确性取决于模型的精度。 开展工艺模拟的目的 1）优化现有工艺 2）进行模具与新工艺设计 3）缩短设计、试制和生产周期，降低成本 4）工艺的可视化，工程师和模拟工作者之间能够共同分析出达到最佳工艺的判据标准 5）机理性分析 热加工过程的结果成型和改性：使材料的成分、组织、性能最后处于最佳状态 热加工工艺设计根据所要求的组织和性能，制定合理的热加工工艺，指导材料的热加工过程热加工工艺设计存在的问题 复杂的高温、动态、瞬时过程：难以直接观察，间接测试也十分困难 建立在“经验”、“技艺”基础上 解决方法 热加工工艺模拟技术：在材料热加工理论指导下，通过数值模拟和物理模拟，在实验室动态仿真材料的热加工过程，预测实际工艺条件下的材料的最后组织、性能和质量，进而实现热加工工艺的优化设计 热加工过程模拟的意义 认识过程或工艺的本质，预测并优化过程和工艺的结果（组织和性能） 与制造过程结合，实现快速设计和制造 热加工过程模拟的部分商业软件 铸造PROCAST, SIMULOR 锻压DEFORM, AUTOFORGE, SUPERFORGE 通用MARC, ABAQUS, ADINA, ANSYS 三种传热方式：热对流，热传导，热辐射。

DEFORM模拟锻压挤压实验报告

铜陵学院课程实验报告 实验课程材料成型计算机模拟 指导教师 专业班级 姓名 学号 2014年05月11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。 （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700℃。 （二）实验要求 （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； 砧板 工件 锤头 图1 圆柱体压缩过程模拟

（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）比较实验 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，topdie，bottomdie，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→DEFORM6.1→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 Conrol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”、“topdie”、“bottomdie”。 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→填入温度，→点击OK按钮；在对象树上选择topdie →点击General按钮→选中Rigid选项（刚性）→点击Assign Temperature 按钮→填入温度，→点击OK按钮→勾选Primary Die选项（定义为extusion dummy block 主动工具）→如此重复，定义其它工模具的材料模型（不勾选Primary Die选项）。 调整对象位置关系：在工具栏点击Object Positioning按钮进入对象位置关系调整对话框→根据挤压要求及实体造型调整相互位置关系→点击OK按钮完成； 模拟控制设置：点击Simulation Conrol按钮→Main按钮→在Simulation Title栏中填入“tuble extrusion”或“stick extrusion”→在Operation Title栏中填入“deform heat transfer”→选中SI选项，勾选“Defromation”选项，点击Stemp按钮→在Number of Simulation Stemps 栏中填入模拟步数→Stemp Increment to Save栏中填入每隔几步就保存模拟信息→在Primary Die栏中选择extusion dummy block（以挤压垫为主动工具）→在With Constant Time Increment栏中填入时间步长→点击OK按钮完成模拟设置； 实体网格化：在对象树上选择workpiece→点击Mesh →在Number of Elements卡上填入需要的网格数，如15000→点击Generate Mesh →工件网格生成； 说明：工模具不作分析，可以不进行网格划分。 设置对象材料属性：在对象树上选择workpiece→点击Meterial→点击other→选择DIN-CuZn40Pb2→点击Assign Meterial完成材料属性的添加； 设置主动工具运行速度：在对象树上选择topdie →点击Movement→在speed/force选

铸造模拟软件讲解

PROCAST ProCAST由法国ESI公司开发的综合的铸造过程软件解决方案，有20多年的历史，提供了很多模块和工程工具来满足铸造工业最富挑战的需求。基于强大的有限元分析，它能够预测严重畸变和残余应力，并能用于半固态成形，吹芯工艺，离心铸造，消失模铸造、连续铸造等特殊工艺。 procast 百科名片 ProCast软件界面 ProCAST由法国ESI公司开发的综合的铸造过程软件解决方案，有20多年的历史，提供了很多模块和工程工具来满足铸造工业最富挑战的需求。基于强大的有限元分析，它能够预测严重畸变和残余应力，并能用于半固态成形，吹芯工艺，离心铸造，消失模铸造、连续铸造等特殊工艺。 目录 适用范围材料数据库 模拟分析能力 分析模块 ProCAST特点 模拟过程 展开 适用范围 材料数据库 模拟分析能力 分析模块 ProCAST特点 模拟过程 展开 ProCast应用(10张) 编辑本段适用范围 ProCAST适用于砂型铸造、消失模铸造、高压铸造、低压铸造、重力铸造、

软件操作界面 倾斜浇铸、熔模铸造、壳型铸造、挤压铸造、触变铸造、触变成形、流变铸造。由于采用了标准化、通用的用户界面，任何一种铸造过程都可以用同一软件包ProCAST进行分析和优化。它可以用来研究设计结果，例如浇注系统、通气孔和溢流孔的位置，冒口的位置和大小等。实践证明，ProCAST可以准确地模拟型腔的浇注过程，精确地描述凝固过程。可以精确地计算冷却或加热通道的位置以及加热冒口的使用。 编辑本段材料数据库 ProCAST可以用来模拟任何合金，从钢和铁到铝基、钴基、铜基、镁基、镍基、钛基和锌基合金，以及非传统合金和聚合体。ESI旗下的热物理仿真研究开发队伍汇集了全球顶尖的五十多位冶金、铸造、物理、数学、计算力学、流体力学和计算机等多学科的专家，专业从事ProCAST和相关热物理模拟产品的开发。得益于长期的联合研究和工业验证，使得通过工业验证的材料数据库不断地扩充和更新，同时，用户本身也可以自行更新和扩展材料数据。除了基本的材料数据库外，ProCAST还拥有基本合金系统的热力学数据库。这个独特的数据库使得用户可以直接输入化学成分，从而自动产生诸如液相线温度、固相线温度、潜热、比热和固相率的变化等热力学参数。 编辑本段模拟分析能力 ProCAST可以分析缩孔、裂纹、裹气、冲砂、冷隔、浇不足、应力、变形、模具寿命、工艺开发及可重复性。ProCAST几乎可以模拟分析任何铸造生产过程中可能出现的问题，为铸造工程师提供新的途径来研究铸造过程，使他们有机会看到型腔内所发生的一切，从而产生新的设计方案。其结果也可以在网络浏览器中显示，这样对比较复杂的铸造过程能够通过网际网络进行讨论和研究。 编辑本段分析模块 ProCAST是针对铸造过程进行流动一传热一应力耦合作出分析的系统。它主要由8个模块组成：有限元网格划分MeshCAST基本模块、传热分析及前后处理(Base License)、流动分析(Fluid flow)、应力分析(Stress)、热辐射分析(Radiation)、显微组织分析(Micromodel)、电磁感应分析(Electromagnetics)、反向求解(Inverse)，这些模块既可以一起使用，也可以根据用户需要有选择地使用。对于普通用户，ProCAST应有基本模块、流动分析模块、应力分析模块和网格划分模块。 1)传热分析模块 本模块进行传热计算，并包括ProCAST的所有前后处理功能。传热包括

Deform棒材热挤压过程模拟

铜陵学院课程实验报告 实验名称棒材热挤压过程模拟 实验课程材料成型计算机模拟 指导教师张金标. 专业班级10材控（2）. 姓名彭建新. 学号1010121064 . 2012年04月23日

实验二棒材热挤压过程模拟 1 实验目的与内容 1.1 实验目的 进一步熟悉DEFORM软件前处理、后处理的操作方法，掌握热力耦合数值模拟的模拟操作。深入理解并掌握DEFORM软件分析热挤压的塑性变形力学问题。 1.2 实验内容 运用DEFORM模拟如图2所示的黄铜(DIN_CuZn40Pb2)棒挤压过程（已知：坯料φ90?25mm）。 图1 棒材热挤压示意图 挤压工具：尺寸如图所示，材质DIN-D5-1U,COLD，温度3500。 坯料：材质DIN_CuZn40Pb2，尺寸φ98×60，温度6300。 工艺参数：挤压速度10mm/s，摩擦系数0.1。 （二）实验要求

（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； （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）运用DEFORM后处理Flow Net（流动栅格）功能观察金属流动的不均匀性，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挤压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、挤压模、挤压垫、挤压筒的几何实体，文件名称分别为extrusion workpiece，extrusion die，extusion mandrel，extusion dummy block，extusion chamber。输出STL格式。 说明：上述几何形体尽量在一个空间体系下用相对尺寸绘制，保证它们的装配关系；所有实体造型都要在空间体系的第一象限内，即几何点的坐标值非负。 2.2 挤压模拟 1．前处理 2．建立新问题： 注：单位制度选择：点击Simulation Conrol按钮→Main按钮→在Units栏中选中SI（国际标准单位制度）。 3.添加对象：点击+按钮添加对象，依次为“workpiece”、“top die”、“bottom die”和“object 4”，在Object Name栏中填入extrusion workpiece→点击Change按钮→点击geometry →点击import→选择extrusion workpiece.stl实体文件→打开；重复操作，依次添加extrusion die，extusion mandrel，extusion dummy block，extusion chamber。 4.定义对象的材料模型 5.模拟控制设置 6.实体网格化 说明：工模具不作分析，可以不进行网格划分。 7.设置对象材料属性：在对象树上选择extrusion workpiece→点击Meterial→点击other→选择DIN-CuZn40Pb2→点击Assign Meterial完成材料属性的添加； 8.设置主动工具运行速度：在对象树上选择extusion dummy block→点击Movement→在speed/force选项卡的type栏上选中Speed选项→在Directiont选中主动工具运行，如-Y→在speed卡上选中Define选项，其性质选为Constant，填入数度值，如10mm/s； 9.工件体积补偿：在对象树上选择extrusion workpiece→点击Property→在Target V olume卡上选中Active选项→点击Calculate V olumer按钮→→点击Yes按钮→勾选Compensate during remeshing

基于虚拟现实的铸造工艺流程仿真

基于虚拟现实的铸造工艺流程仿真 大部分机械工程专业的学生并没有真正意义上的进行铸造工艺实验，多数是从书上获得理论知识，或者是在金工实习时，听或观察老师的操作，使得很多学生并不熟悉真正的铸造是如何进行的。针对这种情况，本文利用虚拟现实的技术仿真铸造工艺的流程，使得学生可以在没有现实设备的基础下，也能依靠自学或者书本的知识，自己进行虚拟的铸造实验。 铸造工艺有很多类型，本文选择了压力铸造工艺流程的仿真。压力铸造是一种精密的铸造技术，是一种不可或缺的铸造技术，也是机械工程专业的学生必须掌握的铸造技术。虚拟现实技术综合利用计算机仿真技术、计算机图形学等等多种技术，通过产生视觉、听觉等，使得用户产生一种身临其境的感觉。其中很多软件能实现这种技术，本文采用了容易掌握和理解的EON Studio来实现压铸工艺的仿真。 本文首先对压力铸造作了简介，对其四种类型：热室压力铸造、冷室卧式压力铸造、冷室立式压力铸造和冷室全立式压力铸造的工艺流程进行了详细的分析，并且选择了热室压力铸造和冷室卧式压力铸造进行工艺仿真。而后简单介绍了EON Studio的重要功能，采用多种节点的配合作用，实现了对压力铸造工艺流程的仿真。 I

第一章绪论 1.1 选题的背景及意义 机械工程是社会发展和国民经济建设的基础学科之一。机械类专业人才的培养在整个教育中是非常重要的一部分。但我国机械专业的教学长期以来沿用原苏联的教学模式。而这种教学模式存在着严重的弊端，例如专业口径较窄、专业划分过细、内容相对过深、体系过于陈旧。随着我国的新技术的迅速发展，使机械工程、机械制造比以前的时代发生了根本性变化。这种传统的机械类教学模式必须彻底改革，不然就不会有创新。 实验教学是一种将课本知识结合到实际的教学方式，实验教学不仅巩固了学生课本上的基础知识，而且还能够培养学生的实际操作能力和动脑能力。由于机械专业属于工科类教学，对学生的实践动手操作能力要求极高，所以实验教学是提高机械工程专业学生实践动手操作能力的一个重要教学环节。 但是由于各种条件的限制，比如操作实验设备难度大、缺乏实验设备、容易精密仪器损坏、实验时间和资源的消耗大等，学生缺乏大量去尝试的机会，也因此这的相当数量的实验创新教学不能正常开展，另外一些抽象性的实验在现实情景中很难实现，例如铸造等等，从而耽误了对学生动手实践能力的培养。将虚拟现实技术应用在实验教学中，可使虚拟出来的效果接近真实实验效果[1]。 铸造成型在现代加工中占有不可或缺的地位，是制造生产复杂零件最灵活的方法。铸造实习是金工实习重要的环节之一，通过铸造实习学生可以学习到常规的铸造工艺，同时也能够了解到基本先进的铸造技术。但是因为受到我国传统教育思想的影响，实验教学的模式一直有一下几个方面的问题: （1）教学方法基本上还是老师带学生的模式，老师做学生在一旁看和模仿，过多的约束使学生难以发挥自己的想象空间，形成了一种被动的模仿实习，而不是由学生自己摸索得到的知识。在过去的实习教学中，都是由指导老师示范砂型的制作过程，然后由学生进行模仿进行操作，然而大部分学生做出来的作品都是基本的形状； （2）后续的浇注过程没有得到很好的展开，学生很难对砂型铸造的后续金属浇注过程有一个直观的认识，例如不同金属熔炼所需要具备的条件、浇注前金属液体的微观状态、铸件的成型过程以及铸件可能产生的缺陷等。而且在这种情况下学生很容易失去对实习的兴趣以及实习的成就感，从而打击到了学生实习的积极性，并且影响到部分同学的学习热情； （3）学生在实际操作之前没有得到相关实习的理论教学。例如学生没有掌握砂型铸造的要点，有的学生不是十分了解基本操作步骤。 华南理工大学机械工程虚拟仿真实验教学中心是首批国家级虚拟仿真实验教学中

deform黄铜棒挤压实验报告

机械工程系 实验报告 实验内容黄铜棒挤压过程模拟 实验时间 2010-5-21至2010-6-3 班级 姓名 学号 指导教师

黄铜挤压模拟实验报告 实验目的：通过模拟训练，让学生熟悉AUTOCAD、UG、(PRO/E) 、OFFICE等软件，并掌握这些软件的实用方法，提高学生在专业领域内运用计算机技术 分析问题、解决问题的能力。熟悉DEFORM-3D软件的实用的环境，学 会使用DEFORM-3D进行简单的材料成型模拟，分析成型过程中工件的 温度、应力、应变、破坏系数及挤压工具载荷的变化。 实验内容：运用DEFORM-3D模拟黄铜的挤压过程。本次实习模拟的是材料为DIN_CuZn40Pb2尺寸为200mm×140mm黄铜棒的挤压过程。主要内容： 1）绘图：熟悉AUTOCAO（PRO\E、UG）绘图软件的使用方法，运用 AUTOCAD （PRO\E、UG）完成给定问题的二维平面图形和三维实体图形 的绘制。 2）成型过程模拟实验：熟悉模拟软件DEFORM-3D的使用方法，运用DEFORM-3D模拟实例问题的成型过程，进行简要的工艺参数队成 型过程的影响分析。 3）电子文档编辑训练：练习OFFICE软件的Word等常用编辑软件的使用方法，运用OFFICE完成材料成型过程模拟实验的实验报告。实验过程：1.根据给定的主要尺寸，运用AutoCAD/UG/PRO\E绘出挤压过程平面图形，并标注尺寸。 2.根据所绘出的平面图形，在三维空间绘出三维图。并以stl格式分 别输出各零件图形，并保存。 3.在DEFORM中输入各个零件图形，设置模拟参数，生成数据库，最 终完成模拟过程。 4.完成模拟的后处理过程，观察模拟过程中工件及挤压工具主要参数 的变化，并记录数据。 5.撰写实验报告。

DEFORM_3D有限元软件在冷挤压工艺模拟中的应用_王斌

DEFORM -3D 有限元软件在冷挤压 工艺模拟中的应用 王 斌1,2，何柏林1，江民华1，宋燕 1 (1.华东交通大学机电工程学院，江西南昌330013；2.华东交通大学理工学院，江西南昌330100) 摘 要：要提高冷挤压产品的质量、提高材料利用率、提高模具寿命、减少锤击次数、节约能源、缩短产品开发周期， 必须提高冷挤压模具设计的科学性。模拟技术可以用来优化设计方案，降低生产成本，保证设计的合理性。通过实例分析介绍了DEFORM-3D 软件在载荷计算、应力应变分布、缺陷分析和预防、流线查看等方面的应用。 关键词：DEFORM-3D ；应力分布；优化设计；流线查看；冷挤压中图分类号：TG376 文献标识码：A 文章编号：1000-8365(2013)04-0474-03 Application of DEFORM -3D Software in Simulation of Cold Extrusion Process WANG Bin 1,2,HE Bolin 1,JIANG Minhua 1,SONG Yan 1 (1.School of Mechanical &Electrical Engineering,East China Jiaotong University,Nanchang 330013,China;2.Institute of Technology,East China Jiaotong University,Nanchang 330100,China) Abstract ：To improve the quality of cold extrusion products,increase material utilization,improve die life,reduce hammering times and energy conservation,shorten the development cycle of product,the scientific of cold extrusion dies in design must be improved.Simulation technology can be used to optimize the design program of dies,reduce production costs,and ensure the rationality of the die design.The applications of DEFORM-3D software were introduced by examples in load calculation,stress and strain distribution,defect analysis and prevention,stream line view,etc. Key words ：DEFORM-3D;stress distribution;optimal design;streamline view;cold extrusion 在我国，高等院校在锻造成形的数值模拟与物理模拟应用较好，并通过产学研结合方式，应用并解决了大量工程实际问题。尽管模拟技术的重要性已经引起广泛重视，而国内大多数锻造企业对数值模拟技术的应用依然很少［1］。随着计算机技术和CAE 技术的迅猛发展，特别是DEFORM-3D 软件的推出和应用，在金属加工前通过计算机对整个挤压成型过程进行模拟分析，预测在设计过程中存在的缺陷并进行修改，从而使产品和模具在设计阶段就能得到改进和完善，提高一次试模成功率，缩短开发周期和降低生产成本［2］。本文采用DEFORM-3D 对LED 铝盒成型进行数值模拟，找出挤压铝盒时的薄弱处，把试验挤压值与模拟值进行对比分析，并进行总结，为整个模具设计提供依据。 1DEFORM -3D 分析理论基础 金属材料充模过程被认为是黏性非等温不可压缩流动与传热过程，可采用黏性不可压缩流动的基本方程来描述。对于厚度方向尺寸远小于其他方向的尺寸，建立描述该过程的连续性方程、动量方程［3，4］。 （1）连续性方程： 坠（bu 軈）坠x +坠（bv 軃）坠y =0（1） （2）动量方程： 坠p -坠（η坠u ）=0（2）坠p 坠y -坠坠z （η坠v 坠z ）=0（3） 有限元法基本思路是将一个受外力作用的连续体离散成一定数量的有限小的单元集合体，通过这种近似处理或逼近原有模型体。通过对离散体进行分析单元之间只在节点上互相联系，亦即只有节点才能传递力［5］。虽然得到的解是近似的，但是可以通过选择适当的单元类型及节点数，使近似解达到预期的精度［6~8］。 有限元建模过程是为了满足有限元求解的要求而对实际模型的合理处理，通常要对实际模型 ———————————————————收稿日期：2013-01-03；修订日期：2013-02-28 作者简介：王斌(1984-)，江西抚州人，硕士，助理工程师，华东交通 大学理工学院教师，主要研究方向：模具CAD/CAM/ CAE 、塑性成形模拟. E -mail:wangbinhappy131415@https://www.wendangku.net/doc/1017968219.html, 铸造技术 FOUNDRY TECHNOLOGY Vol.34No.4 Apr.2013 誗实用成型技术Practical Shaping Technology 誗 474··

铸造过程的数值模拟

铸造过程的数值模拟 1零件分析 本次铸造过程的数值模拟所用的零件为方向盘，该零件结构复杂，并且在实际使用过程 中，需要承受较大的扭转力，因此选用镁合金并采用压铸工艺。此项工作需要在方向盘上建 立合适的浇注系统和溢流槽，进行充型模拟，得到合理的压铸方案。在建立浇注系统之前，需要合理选择分型面，然后选择浇注系统的内浇口位置，待浇注系统建立好之后，进行一次预模拟，从而确定溢流槽的数量和位置。 2工艺设计 2.1浇注系统 该铸件的分型面为铸件的最大截面，选定的浇注系统在铸件上的位置如下图所示。 rr 口斗+带〒 *”斗-T 已知数据有：压室直径60mm，压室速度0.1m/s-3m/s，铸件材料AM50A，方向盘质量 595g，压射温度685C。 查表取值：AM50A 镁合金密度1.75g/cm3;充填时间t= 0.05s;内浇口厚度b=2.5mm ; 取充填速度v仁50m/s。 铸件的体积v= — = —95 =340000mm 3; P 1.75 根据经验，可以取溢流槽的体积为铸件体积的10%，则溢流槽的体积v^ 34000mm3。 计算内浇口面积（V铸件+ V溢流槽） vt 二340 34 -50 0.05二149.6 2 mm

内浇口宽度 s c 2 b 冲头速度 4v 1s 4x 50 x149.6 “ , V ? 2 2 2.65 m / s nd 兀汽60 横浇道选用等宽横浇道 厚度 bh=10mm ，斜度10°，宽度B=（ 1.25-3）An/bh ;圆角半径 r=2mm ,横浇道宽 2 度为 30mm 。增压时间 k=1.5s ，: =0.005 t = k ： b 1.5 0.005 9 = 0.0675s 直浇道的设计 因为压室直径为60mm ，因此可以将直浇道与压室相连处的直径设计为 60mm ，直浇道 的高度为40mm ，拔模斜度为5 °。 2.2排溢系统 根据前面所述，溢流槽的总体积设计为铸件总体积的 10%,则v^ 34000mm 3。并且 设计三个溢流槽，分布在方向盘的圆周上，具体位置根据铸件最后充型位置确定。 根据经验和查表，溢流槽的桥部的尺寸与内浇道的尺寸的差距不宜过大， 因此选取溢流 槽的尺寸为 A=30mm ， B=35mm ， H=12mm ，a=9mm ， b=22mm ， c=1mm ，溢流槽桥部厚度 为h=1.3mm 。则溢流槽的仓部体积和为 v 溢=3 ^B_H = 3 30 35 37800mm 3。 149.6 治 30 mm