实验报告
实验名称 EF0RH-3D徹粗仿真实验
实验课程 锻造工艺及模具设计
指导教师
专业班级
姓 名
学 号
成绩
2013年 4月1日
实验一 DEF0RM-3D徹粗仿真实验
1实验目的与内容
实验目的
通过DEFORM软件平台实现徹粗过程的仿真模拟实验。了解材料在不 同工艺条件下的变形流动情况，熟悉徹粗变形工艺待点。掌握圆柱体徹粗 过程的应力应变场分布特点。
实验内容
运用DEFORM模拟如图1所示的圆柱坯压缩过程。
图1傲粗实验模型
（一）工艺条件
上模：①200X50,刚性材料，初始温度200°C；
下模：200X200X40o
工件：16钢，尺寸如表1所示。
表1实验参数
序号
圆柱体直 径，mm
圆柱体 高度， mm
摩擦系 数，滑动 摩擦
加热
温
度°C
锤头运动速 度，mm/s
徹粗行程
1
80
150
0
900
500
40
2
80
150
1200
500
40
3
SO
250
0
900
500
40
4
80
250
1200
500
40
（二）实验要求
（1） 运用三维如阿健绘制各模具部件及棒料的三维造型，以St2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；
（5） 比较方案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） 提交分析报告及分析日志文件（log）。
2实验过程
1） 建模
通过UG将压缩的模型绘制出来，分别为坯料圆柱直径80mm高150mm 和圆柱直径80mm高250mm,并将它们各自的三部分分别导出为stl格 式，并保存。
2） 徹粗模拟
打开一个deform软件，新建一个文件。（Insert object）添加 坯料Workpiece,上模Top Die,下模Bottom Die,并导入相应的之前保 存的stl格式文件（Import ）；
修改坯料的General,其中设定Object Type为plastic , AssignTemperature 为给定的 900/1200； （Mesh）将坯料分为 20000/40000 份，并预览（Preview）, General Mesh：选择坯料的材料（Material）为 16号钢；在Property中计算坯料的体积，选择自动计算（Active）;
修改 Top Die 的 General,其中设定 Object Type 为 Rigid, Assign Temperature 为 200；设定其 Movement 速度为 500in/sec;
设定 Bottom Die 的 General ,其中设定 Object Type 为 Rigid, Assign Temperature 为 200：
设定 Simulation Control 中的 Units 为 SI, Step 中的 Starting Step Number■为T, Number of Simula tion St eps 为 40, Step Increme nt to Save 为 1, Primary Die 为 Top Die , With Constant Die Displacement 为lin.,然后点击OK。
设置摩擦系数，分别为0和
保存并检核（Check）,然后退出
运行（Run）
3）后处理
可以通过选择查看压缩的每一步的变形过程，Damage ,
Strain-Effective ， Strain Rate -Effective , Stress Effective , Stress Max-Principal , Temperature ,以及载荷行程曲线等。通过 这些参数来检查所设定的这些数据是否合理。
3实验结果及讨论
1）变形过程（抓取6步）
Sup 35. ■ Stop 40
第一组数据: 第二组数据:
第三组数据:
第四组数据:
.1
Sl?p 16
Step 27
Step 34
2）载荷行程曲线 第一组数据：
Step 37
?亍
第二组数据：
St^p 13
第三组数据:
第四组数据:
■ 丁
Step 17
3）等效应变（抓取6步） 第一组数据：
第二组数据:
O O
Slcp 40
第三组数据:
Step 1
Seam ? ■
F Id
I
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Slap 1?
—
V
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QDTQ7
1
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A
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第四组数据:
sup 10
O?1M
0W391
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D OOMld
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l 05,
A ?Mil
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oom
r
4）等效应力（抓取6步） 第一组数据：
Stop ?!
Sg 31
X” ? EMMi
Step 25
a 40e
O 4tt
o ?ao
第二组数据:
Step 1
5W EflKVr
l:
A 193
Step M
■ r
第三组数据:
A oooo
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a
o ws
A
D M4
第四组数据:
sup 10
Step 18 Step 2S
St*%%* - C.9Mr
sup 2
eww. c?mw
■
I
I
A M}
D ?l.
5）最大应力分布（抓取6步） 第一组数据：
AO rStep 25D3II
A
O r
Step 25
D3II
o OR
3”p
2
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第二组数据:
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Step g
第三组数据:
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厂.
Step 17
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第四组数据:
o
O ?\M
o m
4实验小结
答：
通过1、2、3、4的变形可以看出，1和3没有在压缩的过程中是 属于均匀的变形过程，而2和4由于存在摩擦力，出现了不均匀的变 形，圆柱体四周出现鼓形轮廓。圆柱体在徹粗时除了受到变形工具的 压缩力外，在断面接触处有摩擦力作用，摩擦力阻碍金属质点横向流 动，使得圆柱体产生鼓形。对比2和4可知，2比4出现的鼓形更为明 显。
比较损伤情况，由于1和3是不存在摩擦力的，它们是属于均匀 变形的，损伤系数儿乎为0。而2和4存在摩擦系数不为0,产生的不 均匀变形，出现了鼓形，存在缺陷或缺陷隐患。
无摩擦徹粗时应变分布比较均匀，有摩擦存在时徹粗应变是不均 匀的。摩擦系数和高度都对变形有影响。
比较1和3的变形情况可以看出1和3变形都比较均匀，因为他 们的摩擦力都是0,温度也是相同的900摄氏度；损伤度也儿乎很少; 但是1最终的等效应变约为，而3最终等效应变约为；就等效应力看, 1的最终等效应力约为47,而3最终的等效应力就比它小，约为38；
圆柱体的摩擦系数为0的时候，其表面应变与内部的应变分布都 比较均匀，变形为均匀的变形；摩擦系数为的时候，表面的应变与内 部的应变分布不均匀，各部分的最大应变都存在明显的差异。
比较载荷行程曲线，1、2、3、4都是上升的趋势，主要分为两段, 第一段为弹性变形阶段，载荷曲线的斜率较大；第二段为塑性变形阶 段，载荷曲线的斜率比较小。摩擦力越大，载荷力越大；反之，载荷 力越小。高度越低载荷力越大，高度越高，载荷越小。
综上所诉：工具与坯料之间的摩擦力会影响坯料变形的均匀性， 若是存在摩擦力变形会容易不均匀。同样的温度的不均匀也会使得坯 料产生不均匀的变形。摩擦系数的不同和圆柱体的高度不同都在不同 程度上的影响到做粗的变形情况，应力应变分布等情况。
本次试验通过三维软件UG和模拟软件Deform对做粗试验进行了 模拟试验，通过比较不同的摩擦系数、不同的变形温度、不同的高度 对坯料的变形、载荷力、应变、应力等进行了模拟。通过这样的分析, 比较出了摩擦和高度对各指标的影响，以及分析这样的工艺参数是不 是有不合理，是否会出现缺陷，通过这样的模拟，选择到合适的工艺 参数，方便了徹粗的进行。
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