CAE预作实验报告.docx

重庆理工大学 材料成形CAE报告 课程名称 姓 名 XXX 班 级 XXX 学 号 XXX 日 期 XXX 2011年11月 实验课程名称：材料成形CAE 院系材料科学与工程 专业班级材料成形与控制工程姓名 XXX 成绩 工艺产品名称 档位齿轮成形工艺分析 指导教师 胡建军 （实验报告应包括以下6个方面内容，表格不够可加页） 一、实验目的 二、实验原理 三、使用仪器、材料 四、实验步骤 五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等） 六、实验结果及分析 一、试验目的 （多介绍具体产品的背景和想法） -1.了解传统的体积成形工艺设计与成形分析的方法，掌握体积成形产品的成形难点和工艺设计要素； -2.DEFORM成形软件把体积成形的理论和数值模拟结合起来，学会利用计算机辅助进行成形工艺分析； -3.学会从模拟分析的后处理结果中预测、分析体积成形或开裂等缺陷； -4.了解如何针对不同的模拟分析结果和可能出现的不同缺陷对现有工艺进行优化设计和有效改进。 二、实验原理 （多写工艺考虑和选择） ?1有限元分析概述 对于一般的工程受力问题，希望通过平衡微分方程、变形协调方程、几何方程和本构方程联立求解而获得整个问题的精确解是十分困难的，一般几乎是不可能的。随着20世纪五六十年代计算机技术的出现和发展、以及工程实践中对数值分析要求的日益增长，并发展起来了有限元的分析方法。有限元法自1960年由Clough首次提出后，获得了迅速的发展；虽然首先只是应用于结构的应力分析，但很快就广泛应用于求解热传导、电磁场、流体力学、成形工艺等连续问题。 -2塑性有限元的基本概念 金属塑性变形过程非常复杂，是一种典型的非线性问题，不单包含材料非线性，也有几何非线性和接触非线性。因此，塑性有限元与线弹性有限元相比也就复杂得多，这主要体现为：1.由于塑性变形区中的应力与应变关系为非线性的，为了便于求解非线性问题，必须用适当的方法将问题进行线性化处理；一般采用增量法（或称逐步加载法），即将物体屈服后所需加的载荷分成若十步施加，在每个加载步的每个迭代计算步中，把问题看作是线性的。 塑性问题的应力与应变关系不一定是一一对应的；塑性变形的大小，不仅取决于当时的应力状态，而且还决定于加载历史；而卸载与加载的路线不同，应变关系也不一样；因此，在每一加载步计算时，一般都应检查塑性区内各单元是处于加载状态，还是处于卸载状态。 塑性变形中，金属与工模具的接触面不断变化；因此，必须考虑非线性接触与动态摩擦问题。 塑性理论中关于塑性应力应变关系与硬化模型有多种理论，材料属性有的与时间无关，有的则是随时间变化的粘塑性问题；于是，采用不同的理论本构关系不同，所得到的有限元计算公式也不一样。 -3刚（粘）塑性有限元的基本原理 在塑性加工的体积成形工艺中，变形体产生了较大的塑性变形，而弹性变形相对很小，可以忽略不计，此时可认为是刚塑性问题，如锻造、挤压等；相应地则可以用刚塑性有限元法分析。刚塑性有限元法是在马尔可夫（Markov）变分原理的基础上，引入体积不可压缩条件后建立的。 四、实验步骤-1.三维造型与模具设计-1）对指定的二维产品图，使用ugNX2.0造型；-2）根据产品模型，确定成形工艺并将成形模具工作部分和所需坯料进行造型；-3）将所得三维模型转换为STL格式，取好相应的文件名，比如。Topdie.stl,botdie.stl,billet.stl。 2.网格划分和前处理 1）打开deform软件，新建一个文件，文件取名name.key; 2）打开前处理文件界面分别增加工具体，topdie和bottomdie（workpiece已经存在）。 3）在各个工具体上相应导入几何体（就是前面所导出的stl文件。 4）检查上述几何体几何状况。 5）对坯料进行网格划分（有热传导情况模具也应划分网格） 6）为坯料定义材料（有热交换的也需要对模具定义材料） 7）定义工具体的速度（对轧制等给定坯料的初速度） 8）定义边界条件，坯料性能（体积补偿） 9）定义控制的单位和模拟类型，以及步长和运算停止条件。 10）自动靠模和边界接触的定义。 11）检查并生成分析所需db文件 12）进行模拟分析，完成或观察后处理结果。 五、实验过程原始记录（数据、图表、计算等）1产品图2模具三维图形JJ.EW-日E?寸告凸模坯料凹模 2模具三维图形 JJ.EW- 日 E?寸告 凸模 坯料 凹模 3工艺参数 材料 网格数目 摩擦系数 成形温度 模拟步数 每步步长 20CrMoV 20000 0.25 800-820oC 100 0.02mm 4等效应变图Stress-Effective206LoadPredictionZLoad(N)23803841904307142823047SD77六 Stress-Effective206