圆环镦粗测摩擦系数有限元模拟实验要点分析.docVIP

有限元模拟实验报告 班 级 姓 名 学 号 完成日期 2014 年 01 月 18 日 目录 一、对象描述 4 二、研究目标 5 三、研究内容 5 四、研究方案 5 1.建立刚性上下砧模型 5 2.建立轴对称的圆环试样模型 6 3.针对不同研究方向的分析步与载荷 6 五、分析模拟过程 9 1.建立试件模型。 9 2.刚性上下砧建模 10 3. 给圆环赋予材料属性 11 4.装配部件 12 5.创建分析步 12 6.创建接触属性 13 7.在相互作用管理器中创建接触 15 8.定义边界条件 18 10.提交作业，查看结果 23 六、后处理数据图表分析 26 1.μ较小时 26 2.μ达到一定值时 27 3.μ较大时 28 七、工艺参数对成形结果的影响规律 29 1.1 咬合时的μ对最终成形的影响 30 1.2 结果分析 30 2.1 不同μ下的半径变化曲线。 31 2.2 结果分析 31 3.1 定义不同边界条件对最终成形结果的影响 32 3.2 结果分析 34 4.1应力分布 34 4.2结果分析 36 八、与其它计算方法结果的比较 37 九、学习总结 39 十、附件 40 十一、参考文献 40  圆环镦粗测定摩擦系数有限元模拟 一、对象描述 实际塑性成形的加工生产中，经常需要用到零件与设备之间的摩擦系数，来指导实际的生产。由于影响摩擦系数的因素很多，而这些因素又很难定量的来确定对摩擦系数的影响。同时，在塑性成形过程中，各种影响因素又在不断地变化。因此，摩擦系数在整个塑性成形过程中也是变化的。所以，不管用什么方法测得的摩擦系数也只是近似的平均值。 生产中，一般运用圆环镦粗法来测量工件与接触面之间的摩擦系数。 圆环镦粗实验之前，必须根据圆环原始尺寸和变形后的可能达到的尺寸，利用圆环镦粗变形理论公式（求中性层的位置），绘制出镦粗后圆环高度h和内径d 与接触面摩擦因子m的关系曲线，即为理论校准曲线。 但由于圆环式样在镦粗过程中会成鼓形，这与理论曲线假设的不发生鼓形相悖，所以会有一定的误差，故本实验通过对圆环镦粗过程的有限元模拟，测定45#钢试样模拟状态下内径d，高度h随摩擦系数的变化。使实验结果更贴合于实际。 二、研究目标 通过对圆环镦粗的有限元模拟，分析不同条件下圆环镦粗内径d随试样高度h的变化，使实际镦粗过程可以得到更准确的平均摩擦因数m。以便指导实际的生产，塑性加工等。 三、研究内容 1.咬合过程的摩擦因数对试件成型的影响。 2.不同摩擦因数对圆环校准曲线的影响。 3.不同边界条件对试件最终成形的影响。 4.镦粗过程的应力分布及金属材料的流动。 四、研究方案 1.建立刚性上下砧模型 2.建立轴对称的圆环试样模型 3.针对不同研究方向的分析步与载荷 （1）咬合过程的摩擦系数对最终成形的影响。 通过对比①咬合过程较大摩擦 和 ②咬合过程摩擦系数与镦粗平均摩擦系数相同 两种模拟方法进行对比。比较两种情况下试样变形过程的变化。 （咬合过程较大摩擦系数） 和 （咬合过程摩擦系数为平均摩擦系数） （2）摩擦系数对最终成形的影响 改变圆环镦粗的摩擦系数，用计算机画出圆环镦粗试验的校准曲线。 在接触属性中更改摩擦系数分别为：μ=0.0001、0.01 、0.02、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4 ，画出模拟校准曲线。 （3）通过定义不同的边界条件：①通过速度定义（模拟匀速下压） ②通过定义位移（模拟非匀速镦粗）来比较校准曲线，分析镦粗方式对最终成形的影响。 （定义位移，模拟非匀速镦粗） （定义速度，模拟匀速下压） 五、分析模拟过程 1.建立试件模型。 2.刚性上下砧建模 上下砧建模方法相同。 给圆环赋予材料属性 最终得到如图试样。 4.装配部件 通过平移将三个部件组装共轴。 5.创建分析步 对于①有 和 对于方向二，三 6.创建接触属性 7.在相互作用管理器中创建接触 对后续分析步进行更改。 8.定义边界条件 固定下砧： 对于①② 定义上砧速度 对于③，定义上砧位移 9.网格划分 选择单元形状，为了避免压缩过程不均匀。选择六面体形状。 选择单元类型，因为是大变形，选择非协调模式 为了网格划分的较密集，在自动给出的全局尺寸5.7上除以4，得到1.425来划分网格。 最终得到 10.提交作业，查看结果 在odb选项中选择不扫掠刚体，可便于观察变形情况。 对圆环剖分，观察内部受