1、學(xué)生學(xué)號實驗課成績武漢理工大學(xué)學(xué)生實驗報告書實驗課程名稱材料成型CAE綜合實驗開課學(xué)院材料學(xué)院指導(dǎo)老師姓名學(xué)生姓名 學(xué)生專業(yè)班級成型0802班20112012 學(xué)年第*學(xué)期實驗課程名稱：材料CAE綜合實驗實驗項目名稱DEFORM-2D軟件的操作與實例演練實驗成績實驗者專業(yè)班級成型0802組別同組者實驗日期年 月 日第一部分：實驗分析與設(shè)計（可加頁）一、實驗內(nèi)容描述（問題域描述）了解認識DEFORM-2D軟件的窗口界面。了解DEFORM-2D界面中各功能鍵的作用。掌握利用DEFORM-2D有限元建模的基本步驟 。學(xué)會進入前處理、后處理操作。學(xué)會對DEFORM-2D模擬得出的圖像進行數(shù)值分析，得出

2、結(jié)論二、實驗基本原理與設(shè)計（包括實驗方案設(shè)計，實驗手段的確定，試驗步驟等，用硬件邏輯 或者算法描述）DEFORM是一套基于有限元的工藝仿真系統(tǒng)，用于分析金屬成形及其相關(guān)工業(yè)的各種 成形工藝和熱處理工藝。通過在計算機上模擬整個加工過程，幫助工程師和設(shè)計人員：設(shè) 計工具和產(chǎn)品工藝流程，減少昂貴的現(xiàn)場試驗成本。提高工模具設(shè)計效率，降低生產(chǎn)和材 料成本。縮短新產(chǎn)品的研究開發(fā)周期。DEFORM-2D 適用于各種常見的 UNIX工作站平臺（HP，SGI，SUN，DEC，IBM） 和Windows-NT微機平臺。可以分析平面應(yīng)變和軸對稱等二維模型。它包含了最新的 有限元分析技術(shù)，既適用于生產(chǎn)設(shè)計，又方便科學(xué)

3、研究。三、主要儀器設(shè)備及耗材計算機DEFORM-2D 軟件第二部分：實驗調(diào)試與結(jié)果分析（可加頁）一、調(diào)試過程（包括調(diào)試方法描述、實驗數(shù)據(jù)記錄，實驗現(xiàn)象記錄，實驗過程發(fā)現(xiàn)的問題等） DEFORM-2D軟件操作流程：一、前處理創(chuàng)建新的問題打開DEFORM-2D軟件，單擊上如，“New Problem” |班心|,設(shè)置好存儲路徑， 文件名改為英文。設(shè)置模擬控制、魅、Cl單擊 ，打開Simulation Control窗口，設(shè)置單位為SI，如圖，其他默認不變。添加新對象單擊+兩下，添加工件，凸模，凹模。如圖1所示二島 I OPERATION 1 Step -1h-WorkpieceBottom Die

4、建立工件模型可導(dǎo)入工件模型，單擊序ImpMDbi丸t.按鈕，也可以新建工件模型，單擊I VorkpbceGeometry進入編輯界面，輸入各參數(shù)，如圖2劃分網(wǎng)格單擊此此，設(shè)置網(wǎng)格數(shù)，如圖3所示選擇材料單擊諸加，這材料列表選擇材料，如圖4所示，材料選擇后單擊即如頑麗 確定。(1) WorkpieceTool | Detailed Settings | Remesh Criteria 曲 Import Mesh.Name| Type+ User Library1 System Library十- QjAlunninjrnCategoryj jB&tsMaterialsCategory+ IDie_

5、materialCategory十” potherCategory+ jSt3inles：5_s：teelCategoryjl賢1$啟1Category十”Super al IojjCategory. jTitariiunriCatEgory圖4設(shè)置邊界條件：s單擊，選擇工件上頂點和下頂點，如圖5所示，單擊如圖6所示。iI H HBCC TypeDeJorrmadon-由V目cci也!: X, F四dHPq Pressure L-Fq Force ；-MMoyement p-Shrink Fit -Contact建立凸模、凹模模型。方法如步驟4,輸入?yún)?shù)建立。設(shè)置擠壓步數(shù)單擊，設(shè)置擠壓步數(shù)，如

6、圖7.Simulation ControlMainStepG topRerresh CriteriaIteralicmProcess CorditionAdvancedGeneral Advanced 1Starting Step NumberNumber of Simulation StepsStep Incremtnt to SavePrimary DieSobtion Steps DefinitionAdvanced 2QK |Cancel2 Top DieC*- With EqualDieD慮placementwilh Equal Time Incrementrrm設(shè)置凸模擠壓速度單擊

7、頃叩眠Movement，設(shè)置速度，如圖8.sMouie- diii/tn宅Inieifei&nceRelefenEe | 1 -Woikpiece |Drecihnr 7Olkd:lRoliordl圖811.設(shè)置各幾何模型的位置關(guān)系廣 Dlher |d圖9單擊二進行設(shè)置，如圖9 12.設(shè)置摩擦因子單擊口進入界面，點擊“Edit”，設(shè)置摩擦因子，單擊T，單擊-eneratea，單擊“OK”完StepSI 151gp i51圖14圖15圖16二、實驗結(jié)果及分析（包括結(jié)果描述、實驗現(xiàn)象分析、影響因素討論、綜合分析和結(jié)論等） 在實驗過程中，應(yīng)遵循實驗步驟進行建模，任何參數(shù)的設(shè)置都必須正確有序，例如先進

8、行模型 的參數(shù)設(shè)置，再設(shè)置幾何模型的位置關(guān)系，不然運算將會出錯。在運算過程中程序本身會進行 自我修復(fù)，遇到不可修復(fù)的問題時將停止運行，這時需要進入前處理進行改正。三、實驗小結(jié)、建議及體會通過本次實驗，我掌握了利用DEFORM-2D有限元建模的基本步驟。在此過程中了解了各功 能鍵的作用并能熟稔運用，學(xué)會進入前處理、后處理操作。學(xué)會對DEFORM-2D模擬得出的圖像 進行數(shù)值分析，得出結(jié)論。在生成數(shù)據(jù)庫時運算中止過，通過進入前處理進行修改，和同學(xué)討論，再次運行獲得成功。1)2)3)4)5)擠壓凹模D 1=29mm，擠壓凹模d1=14mm1.計算機2.DEFORM-2D 軟件實驗課程名稱：材料成型C

9、AE綜合實驗實驗項目名稱正擠成型有限元模擬實驗成績實驗者專業(yè)班級 成型0802班組別同組者實驗日期年 月 日第一部分：實驗分析與設(shè)計（可加頁）一、實驗內(nèi)容描述（問題域描述）主要研究影響正擠壓變形力的主要因素不同金屬材料:10 45 70變形溫度：20C 800C 1200C摩擦因子m： 0.1 0.2 0.4擠壓速度：10mm/s, 20 mm/s, 40 mm/s正擠壓示意圖二、實驗基本原理與設(shè)計（包括實驗方案設(shè)計，實驗手段的確定，試驗步驟等，用硬件邏輯或 者算法描述）本次實驗是主要研究影響正擠壓變形力的主要因素，研究對象有不同金屬材料、變形溫度、摩 擦因子、擠壓速度、凹模錐角。故采用控制變

10、量法進行實驗研究。最后根據(jù)運算結(jié)果進行分析 得出結(jié)論。三、主要儀器設(shè)備及耗材第二部分：實驗調(diào)試與結(jié)果分析（可加頁）一、調(diào)試過程（包括調(diào)試方法描述、實驗數(shù)據(jù)記錄，實驗現(xiàn)象記錄，實驗過程發(fā)現(xiàn)的問題等）本次實驗是主要研究影響正擠壓變形力的主要因素，研究對象有不同金屬材料、變形 溫度、摩擦因子、擠壓速度、凹模錐角。故采用控制變量法進行實驗研究。實驗給出的擠壓 凹模D 1=29mm，擠壓凹模d1=14mm步驟如下：研究不同金屬材料其中固定變形溫度20C，摩擦因子0.1，擠壓速度20mm/S,凹模錐角90。擠壓凹模D1=29mm， 擠壓凹模d1=14mm，取工件高度為15mm，凹模高度42mm，窄度10m

11、m。劃分網(wǎng)格數(shù)1000，尺 寸比例取1，下壓步數(shù)150步，每步下壓0.1mm。1）材料為10號鋼，牌號AISI-1010,C0LD（20C），運算結(jié)果如圖1由圖可讀出最大擠壓力為9.03X 105N。Load PredictionQ ODO 3.1580 316 口 4網(wǎng) 0.E320.789Tme (sec)圖12）材料為45號鋼，牌號為牌號AISI-1045,C0LD（20C），運算結(jié)果如圖2 由圖可讀出最大擠壓力為1.23X 106N。Load PredictionY Load (N)I ：le-HHGC.3C03.16D_ 0.3193 1790.6393 T98Time (sec)圖

12、23）材料為70號鋼，牌號為牌號AISI-1070,C0LD（20-500C），運算結(jié)果如圖3 由圖可讀出最大擠壓力為1.28X 106N。Load Prediction丫 Load (N)1.3504036Time （se匚）圖3研究不同變形溫度其中固定材料AISI-4210 （20-1200C）摩擦因子0.1,擠壓速度20 mm/S,凹模錐角90。擠壓 凹模D1=29mm，擠壓凹模d1=14mm，取工件高度為15mm，凹模高度42mm，窄度10mm。 劃分網(wǎng)格數(shù)1000，尺寸比例取1,下壓步數(shù)150步，每步下壓0.1mm。1）變形溫度為20C，運算結(jié)果如圖4，由圖可讀出最大擠壓力為1.23

13、X 106 NLoad PredictianYLaad 叫1.29G4O3GOIED 0 1590J190.477D.63E0 795Time (sec)圖42）變形溫度為800C，運算結(jié)果如圖5，由圖可讀出最大擠壓力為4.29X 105 NY Lo-ad (N)i 5 I C-KJJ5Load PrdictiooO.OJD0/1600.3190.J79O.B30Time (sec)3）變形溫度1200C，運算結(jié)果如圖6,由圖可讀出最大擠壓力為1.47X105 N71 |1 5TII，Load Prediction:03：. ?_ C.31ECi.三60.7?5-ii ： ； ； ! ：i圖6

14、研究摩擦因子其中固定材料45號鋼，牌號AISI-10451650-2200F（900-1200C）,摩擦因子0.1,變形溫度 1200C,擠壓速度20 mm/S,凹模錐角90。擠壓凹模D1=29mm,擠壓凹模d1=14mm,取工件 高度為15mm，凹模高度42mm，窄度10mm。劃分網(wǎng)格數(shù)1000，尺寸比例取1,下壓步數(shù) 150步，每步下壓0.1mm。1）摩擦因子為0.1,運算結(jié)果如圖7,由圖可讀出最大擠壓力為1.56X105 N _jad (N)1 ,G5b4LLLgd PredictionJ 000 a I58_ L.316O.i75 Li.E33 TTTime (sec)圖72）摩擦因子

15、為0.2，運算結(jié)果如圖8,由圖可讀出最大擠壓力為1.62X105 NLoad Prediction-一ir-SE：一.圖 83）摩擦因子為0.4，運算結(jié)果如圖9,如圖可讀出最大擠壓力為1.84X105 NLoad Predicaon LCD口州L陌C1.JB3 0E4J 0 305 m 圖 9YLaad (N)汕小osLoa甘 PredtcEfir*.D.319 DE38 D9571 3BTitre (sec)1 BO研究擠壓速度其中固定材料45號鋼，牌號AISI-10451650-2200F（900-1200C）,摩擦因子0.4,變形溫度 1200C,凹模錐角90。擠壓凹模D1=29mm，擠

16、壓凹模d1=14mm,取工件高度為15mm，凹 模高度42mm，窄度10mm。劃分網(wǎng)格數(shù)1000，尺寸比例取1，下壓步數(shù)150步，每步下壓 0.1mm。1）擠壓速度10mm/s，運算結(jié)果如圖10，由圖可讀出最大擠壓速度為1.56X105 N圖10 2）擠壓速度20mm/s，運算結(jié)果如圖11，由圖可讀出最大擠壓力為1.77X105 NLe1 Prediction0.00 O.lfiO 0 3330 4810 641 DEO1Time (sec)圖113）擠壓速度40mm/s，運算結(jié)果如圖12，由圖可讀出最大擠壓力為2.01X105 NLoad PredictionD.oroDOT1胡D.1E00

17、 2390.3190 39Time (sec)Load PredictionTime (sec)圖12研究凹模錐角其中固定材料10號鋼，牌號AISI-1010,COLD（20C）,摩擦因子0.1,變形溫度20C。擠壓凹 模D1=29mm，擠壓凹模d1=14mm，取工件高度為15mm，劃分網(wǎng)格數(shù)1000，尺寸比例取1。1）凹模錐角60，運算結(jié)果如圖13所示，由圖可讀出最大擠壓力為7.86X105 N圖13 2）凹模錐角90，運算結(jié)果如圖14所示，由圖可讀出最大擠壓力為9.2X105 NLoad PredictionTime (sec)圖14 3)凹模錐角120，運算結(jié)果如圖15所示，由圖可讀出最

18、大擠壓力為9.90X105 NLoad PredictionV Load (N)1 D4e-H3DE0.0000 1E30.327U.4900 6530J316Time (sec)圖15凹模錐角180，運算結(jié)果如圖16所示，由圖可讀出最大擠壓力為1.01X106NLoad (H)27:：i03c-W圖 16Load Prediction二、實驗結(jié)果及分析（包括結(jié)果描述、實驗現(xiàn)象分析、影響因素討論、綜合分析和結(jié)論等） 本次實驗是主要研究影響正擠壓變形力的主要因素，研究對象有不同金屬材料、變形溫度、 摩擦因子、擠壓速度、凹模錐角。分析如下：1）不同材料。10號鋼，45號鋼，70號鋼，所需最大擠壓力

19、分別為9.03X 105N，1.23X 106N。， 1.28X 106N，鋼含碳量越高，所需最大擠壓力越大。2）變形溫度。變形溫度20C，800C，1200C，所需的最大擠壓力分別是1.23X 106 N，4.29 X105 N，1.47X 105 N實驗結(jié)果差異明顯，說明變形溫度越高，擠壓難度減小。3）摩擦因子。摩擦因子0.1，0.2, 0.4，三次模擬中最大擠壓力分別為1.56X105 N，1.62 X105 N，1.84X105 N。摩擦愈大，擠壓力愈大。4）擠壓速度。在擠壓速度為10mm/s,20mm/s和40mm/s時所對應(yīng)的最大擠壓力分別為1.56 X 105N，1.77X 10

20、5N，2.01X105N，擠壓速度越大，最大擠壓力略微增加。5）凹模錐角。凹模錐角為60，90，120，180時對應(yīng)最大擠壓力分別為7.86X105 N， 9.2X105 N，9. 90X105 N，1.01X106 N。說明隨著錐角增大，擠壓力變大。三、實驗小結(jié)、建議及體會通過本次實驗，研究影響正擠壓力的主要因素，我對DEFORM-2D面板的各功能鍵的操作更為 熟悉了，在實驗運算過程中出現(xiàn)過很多次的中止，經(jīng)過與同學(xué)的討論我都一一改正過來，有 時是材料的原因，不斷的選擇不同的材料，有時通過修正模具與工件的位置關(guān)系進行改正， 最后運算成功。實驗課程名稱：材料成型CAE綜合實驗實驗項目名稱反擠成型

21、的有限元模擬實驗成績實驗者專業(yè)班級 成型0802班組別同組者實驗日期年 月 日第一部分：實驗分析與設(shè)計（可加頁）一、實驗內(nèi)容描述（問題域描述）1)2)研究反擠壓杯形件毛坯內(nèi)部的金屬流動分區(qū)和流線分布；研究反擠壓杯形件毛坯內(nèi)部的多物理場分布；和2對成形力和金屬流動的影響。反擠壓凹模D2=55mm反擠壓凸模d2=33mm二、實驗基本原理與設(shè)計（包括實驗方案設(shè)計，實驗手段的確定，試驗步驟等，用硬件邏輯或 者算法描述）建立模型后運算，通過觀察模擬過程，從而研究反擠壓杯形件毛坯內(nèi)部的金屬流動分區(qū)和流線 分布以及反擠壓杯形件毛坯內(nèi)部的多物理場分布，然后通過控制變量法，改變高徑比，模擬運 算后研究不同高徑比

22、對成型力和金屬流動的影響。四、主要儀器設(shè)備及耗材DEFORM-2D軟件2.計算機第二部分：實驗調(diào)試與結(jié)果分析（可加頁）一、調(diào)試過程（包括調(diào)試方法描述、實驗數(shù)據(jù)記錄，實驗現(xiàn)象記錄，實驗過程發(fā)現(xiàn)的問題等） 1.研究反擠壓杯形件毛坯內(nèi)部的金屬流動分區(qū)和流線分布1）建立反擠壓模型，如圖1，參數(shù)如下：材料，10號鋼，牌號AISI-1010,C0LD70F（20C）， 變形溫度20C，擠壓速度20mm/s，摩擦因子0.1。網(wǎng)格數(shù)1000，擠壓步數(shù)330步，每10 步存儲一次，每次擠壓0.3mm。2）生成數(shù)據(jù)庫，運算完成后進入后處理，單擊，設(shè)置好起始步和終止步，劃分網(wǎng)格10X18,-口 Velcicity設(shè)置完成后模擬擠壓過程，觀察金屬流動情況，如圖2。單擊！淚htM，律謎g pgt 模擬擠壓過程，觀察流線分布，如圖3。Ugity-TEml23.915.9圖1圖2圖32、研究反擠壓杯形件毛坯內(nèi)部的多物理場分布。- 口 Strain運算完成后進入后處理，單擊丁，選擇：廣口 EfEi呢，得到應(yīng)變圖，如圖4所示；選擇