某钢棒镦粗过程模拟【字数：9734】
最近几年，随着计算科学的快速发展和的日益成熟，以有限元技术为代表的数值模拟技术广泛应用于金属塑性成形过程分析，塑性成形计算机辅助工程技术模拟分析金属在塑性变形过程中的流动规律在显示生产中得到越来越广泛的应用。在本次模拟过程中，使用应用较广泛的DEFORM-3D v6.1有限元分析软件对圆柱形钢棒镦粗过程进行数值模拟，对在UG中建立的三维模型进行分析，研究试样的应力分布及形状等情况。本次模拟中，对圆柱形棒料分别进行普通加载和扭压复合加载，并且对两种情况进行比较分析，掌握圆柱形钢棒镦粗过程的应力应变分布特点及形状变化，比较这两种情况对鼓形产生的影响，得到扭压复合加载能够明显减小鼓形的结论。
目录
1.前言 1
1.1课题情况综述 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2发展趋势 1
1.1.3研究方向 3
1.2本论文研究的目的和意义 4
1.3论文研究主要研究任务 4
2.模拟过程 5
2.1模拟概述 5
2.2实验方案 5
2.2.1 UG建模 5
2.2.2创建新问题，并导入模型 6
2.2.3 设置坯料 7
2.2.4确定位置关系 8
2.2.5网格划分 8
2.2.6 上模设置 9
2.2.7设置模拟控制 9
2.2.8 设置接触关系 10
2.2.9 检查生成数据库文件 10
2.2.10 模拟 11
2.2.11 后处理 11
3.模拟结果分析 12
3.1常温下普通加载镦粗过程数值模拟结果 12
3.2常温下扭压复合加载镦粗工程数值模拟结果 16
3.3高温下普通加载镦粗过程数值模拟结果 19
3.4高温下扭压复合加载镦粗工程数值模拟结果 23
3.5小结 26
4.总结 28
4.1总结 28
参考文献 29
致谢 30
1.前言
1.1课题情况综述
1.1.1研究背景 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
金属塑性成形过程的机理非常复杂。近几十年来，因为没有科学的计算和预测方法，模具塑性成形工艺设计主要依靠工作人员在长期工作积累的经验和简单模具实验研究得出的结论[1]。然而对于一些复杂的零部件，通常需要按照设计的图纸制造出模具，经过修改、实验、修改......反复多次后才能生产出合格的、同时也符合要求的制品[2]。因此这样不仅造成了时间及人力、资源的浪费，也不能确保生产出制品的尺寸精度。
进入新世纪，随着生产力的快速发展，科学技术也迎来了巨大的变化。随着计算机技术的广泛普及和计算速度的不断提高，金属塑性成形技术与计算机技术也日趋紧密，快速发展并取得巨大成功，塑性成形新技术、新工艺不停地涌现，一方面高性能计算机的应用大大缩短了塑性成形不同模拟过程的时间，明显缩短了时间上的花费，使得在过去一些由于条件限制而无法分析的复杂问题，通过计算机数值模拟技术得到完美的解答；另一方面，能够直观形象地表达出金属的塑性成形过程。金属塑性成形技术是现代金属制造业中金属加工的最重要手段之一[3]，其原理就是金属坯料在模具的外力作用下发生塑性变形，然后被加工成工程实践所需要的各种管材、板材、棒材以及各种零部件、构件或日用器具的技术[4]。为了能够深入研究金属塑性成形过程中三维金属流动规律和变形模式，有限元模拟技术得到广泛应用，并且也已成为一种重要的途径[5]。DEFORM3D软件是针对复杂金属成形过程的三维金属流动分析过程模拟分析软件，是一套基于工艺模拟系统的有限元系统，提供了有价值的工艺分析数据及相关成形过程中温度和材料的流动。本文基于有限元软件DEFORM3D对圆柱形棒料分别进行普通加载和扭压复合加载过程进行了分析。
1.1.2发展趋势
进入新时代，金属塑性成形技术水平的高低,已成为衡量国家制造业水平高低的重要依据[6]。国内制造业发展水平不断提高,我国模具生产技术今后的发展不断加快，对模具的要求也不断提高，然而仍不能满足国内外市场对此的需要，并且与西方发达国家存在着些许的差距。因此，为了提高我国模具生产工艺水平，必须相应地调整塑性成形工艺，朝着大型化、复杂化、高效化、精密化、多功能化、长寿命的方向发展。只有在塑料成形技术向更高的方向发展，才能提高模具设计和制造的水平和质量。因此,我国要想提高模具生产技术,必须对塑性成形技术做出相应的调整,要向大型、复杂、高效、精密、多功能和长寿命方向发展。只有塑性成形技术向着更高方向的发展,才能提高模具的设计制造水平和质量。我国塑性成形技术不断发展，最近几年来,我国模具技术有了巨大发展,模具制造业方面产生了很大的进步。正是在这样的背景下，塑性加工过程的数值模拟技术应运而生并不断发展。
DEFORM有限元分析软件是20世纪90年代SFTC (Scientific Forming Technologies Co.)公司开发的一套基于ALPID软件的分析金属塑性成形的专用软件[7]。它是基于过程仿真系统的有限元软件。有限元软件技术的发展趋势是:编制有限元计算分析软件，将理论成果和算法转换为能解决实际工程问题的生产力的主要手段，将最新的计算机技术、软件工具、算法和工程知识结合在一起的综合性工作。随着计算机技术领域和金属学、传热学、工程力学、有限元理论以及其他领域的迅速发展，相应地DEFORM3D软件也得到了发展，软件的计算精度不断提高，应用功能也更加的强大[8]。DEFORM3D软件的成形分析功能包括：
（1）可以进行冷，热和热锻成形和热传导的耦合分析。
（2）具有刚度，弹性和热塑性的材料模型特别适用于大变形分析。
（3）基于损伤因子的裂纹萌生及扩展模型可以分析剪切、冲裁和机加工过程。
（4）有丰富的材料数据库，如各种高温合金，铝合金，钛合金和钢等。
（5）多变形体模型允许多个成形工件或耦合分析模具应力[9]。
目录
1.前言 1
1.1课题情况综述 1
1.1.1研究背景 1
1.1.2发展趋势 1
1.1.3研究方向 3
1.2本论文研究的目的和意义 4
1.3论文研究主要研究任务 4
2.模拟过程 5
2.1模拟概述 5
2.2实验方案 5
2.2.1 UG建模 5
2.2.2创建新问题，并导入模型 6
2.2.3 设置坯料 7
2.2.4确定位置关系 8
2.2.5网格划分 8
2.2.6 上模设置 9
2.2.7设置模拟控制 9
2.2.8 设置接触关系 10
2.2.9 检查生成数据库文件 10
2.2.10 模拟 11
2.2.11 后处理 11
3.模拟结果分析 12
3.1常温下普通加载镦粗过程数值模拟结果 12
3.2常温下扭压复合加载镦粗工程数值模拟结果 16
3.3高温下普通加载镦粗过程数值模拟结果 19
3.4高温下扭压复合加载镦粗工程数值模拟结果 23
3.5小结 26
4.总结 28
4.1总结 28
参考文献 29
致谢 30
1.前言
1.1课题情况综述
1.1.1研究背景 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
金属塑性成形过程的机理非常复杂。近几十年来，因为没有科学的计算和预测方法，模具塑性成形工艺设计主要依靠工作人员在长期工作积累的经验和简单模具实验研究得出的结论[1]。然而对于一些复杂的零部件，通常需要按照设计的图纸制造出模具，经过修改、实验、修改......反复多次后才能生产出合格的、同时也符合要求的制品[2]。因此这样不仅造成了时间及人力、资源的浪费，也不能确保生产出制品的尺寸精度。
进入新世纪，随着生产力的快速发展，科学技术也迎来了巨大的变化。随着计算机技术的广泛普及和计算速度的不断提高，金属塑性成形技术与计算机技术也日趋紧密，快速发展并取得巨大成功，塑性成形新技术、新工艺不停地涌现，一方面高性能计算机的应用大大缩短了塑性成形不同模拟过程的时间，明显缩短了时间上的花费，使得在过去一些由于条件限制而无法分析的复杂问题，通过计算机数值模拟技术得到完美的解答；另一方面，能够直观形象地表达出金属的塑性成形过程。金属塑性成形技术是现代金属制造业中金属加工的最重要手段之一[3]，其原理就是金属坯料在模具的外力作用下发生塑性变形，然后被加工成工程实践所需要的各种管材、板材、棒材以及各种零部件、构件或日用器具的技术[4]。为了能够深入研究金属塑性成形过程中三维金属流动规律和变形模式，有限元模拟技术得到广泛应用，并且也已成为一种重要的途径[5]。DEFORM3D软件是针对复杂金属成形过程的三维金属流动分析过程模拟分析软件，是一套基于工艺模拟系统的有限元系统，提供了有价值的工艺分析数据及相关成形过程中温度和材料的流动。本文基于有限元软件DEFORM3D对圆柱形棒料分别进行普通加载和扭压复合加载过程进行了分析。
1.1.2发展趋势
进入新时代，金属塑性成形技术水平的高低,已成为衡量国家制造业水平高低的重要依据[6]。国内制造业发展水平不断提高,我国模具生产技术今后的发展不断加快，对模具的要求也不断提高，然而仍不能满足国内外市场对此的需要，并且与西方发达国家存在着些许的差距。因此，为了提高我国模具生产工艺水平，必须相应地调整塑性成形工艺，朝着大型化、复杂化、高效化、精密化、多功能化、长寿命的方向发展。只有在塑料成形技术向更高的方向发展，才能提高模具设计和制造的水平和质量。因此,我国要想提高模具生产技术,必须对塑性成形技术做出相应的调整,要向大型、复杂、高效、精密、多功能和长寿命方向发展。只有塑性成形技术向着更高方向的发展,才能提高模具的设计制造水平和质量。我国塑性成形技术不断发展，最近几年来,我国模具技术有了巨大发展,模具制造业方面产生了很大的进步。正是在这样的背景下，塑性加工过程的数值模拟技术应运而生并不断发展。
DEFORM有限元分析软件是20世纪90年代SFTC (Scientific Forming Technologies Co.)公司开发的一套基于ALPID软件的分析金属塑性成形的专用软件[7]。它是基于过程仿真系统的有限元软件。有限元软件技术的发展趋势是:编制有限元计算分析软件，将理论成果和算法转换为能解决实际工程问题的生产力的主要手段，将最新的计算机技术、软件工具、算法和工程知识结合在一起的综合性工作。随着计算机技术领域和金属学、传热学、工程力学、有限元理论以及其他领域的迅速发展，相应地DEFORM3D软件也得到了发展，软件的计算精度不断提高，应用功能也更加的强大[8]。DEFORM3D软件的成形分析功能包括：
（1）可以进行冷，热和热锻成形和热传导的耦合分析。
（2）具有刚度，弹性和热塑性的材料模型特别适用于大变形分析。
（3）基于损伤因子的裂纹萌生及扩展模型可以分析剪切、冲裁和机加工过程。
（4）有丰富的材料数据库，如各种高温合金，铝合金，钛合金和钢等。
（5）多变形体模型允许多个成形工件或耦合分析模具应力[9]。
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