(完整版)材料成形过程模拟仿真

复合材料层合板成形仿真目录1问题描述 (1)2ABAQUS前处理 (1)2.1 Part (1)2.2 Property (1)2.3 Assembly (4)2.4 Step (4)2.5 Load (5)2.6 Mesh (1)2.7 Job (2)3ABAQUS后处理 (2)3.1 显示铺层 (2)3.2 查看各单层计算值 (3)4附录 (6)5参考文献 (9)I11 问题描述本文实例来源于百度文库“复合材料ABAQUS 分析---精讲版”，本文目的在于了解分层壳单元的使用方法及其注意事项，同时收集整理相关知识点。

一块边长254mm 的方形两层层合板，两层厚度均为2.54mm ，第一层铺层角o 45,第二层铺层角o -45；板的四边完全固支，板的上表面受到689.4KPa 的压强。

各单层的材料相同，材料属性如下：1=276GPa E ，2=6.9GPa E ，3=5.2GPa E ，120.25γ=，12 3.4GPa G =，13 3.4GPa G =，23 3.4GPa G =。

2 ABAQUS 前处理2.1 Part已知为边长为254mm 的正方形层合板，因此可建立层合板部件，命名为“Part-Laminate ”,“3D, Deformable, Shell, Planar ”，输入点（-127,127）、（127，-127）建立矩形平面，如图2-1所示。

图2-1 建立层合板部件2.2 Property(1) 定义复合材料层合板的材料属性由于采用了IS （mm ）单位制，故输入的数值如表2-1所示。

建立材料属性，2命名为“Mat-Laminate ”,输入设置如图2-2所示。

由于复合材料是分层的，因此并不在此处分配和创建截面属性。

表2-1 IS （mm ）单位制参数1E 2E 3E 12 12G 13G 23G 原始276GPa 6.9GPa 5.2GPa 0.25 3.4GPa 3.4GPa 3.4GPa IS(mm) 276000MPa 6900MPa 5200MPa 0.25 3400MPa 3400MPa 3400MPa图2-2 创建复合材料层合板的材料属性（a ）（b ） 图2-3 创建局部坐标系 (2) 创建局部坐标系在如图2-3图所示处创建局部坐标系。

材料成型过程数值模拟上机指导书姓名班级学号南京农业大学工学院机电工程教研室2013年1月上机实践一：Moldflow基础及网格划分一、目的1. 熟练Moldflow软件的界面。

2. 掌握三维绘图软件生成实体模型导入Moldflow方法。

3. 掌握Moldflow模流分析的基本步骤及详细的操作方法。

4. 熟练掌握Moldflow中网格的类型、各种网格类型的应用条件、网格的划分、网格结果检查、修改等。

5. 熟练掌握Moldflow进行最佳浇口分析及填充分析。

6. 熟练掌握Moldflow最佳浇口和流动分析结果导出。

二、内容1. 采用pro/E三维绘图软件建立三维模型，并以STL格式导出。

2. 对模型划分网格、检查网格、修改网格等。

3. 利用Moldflow对该模型进行最佳浇口、填充和流动分析。

4. 导出Moldflow模流分析的结果。

三、上机实践1. 采用三维软件建立实体模型，并以STL格式导出。

2. 模型导入2.1打开软件双击桌面上打开Moldflow软件，会出现如图1所示界面图1 Moldflow初始界面图2 输入对话框2.2导入产品模型（1）执行【文件】→【导入】命令（如图2所示），会弹出如图所示的对话框。

（2）在对话框中找到*.stl文件所在的路径，选择该文件，然后单击【打开】按钮打开文件，会弹出模型“输入”选项设置对话框（图3），选择网格类型和单位尺寸，单击【确定】完成导入模型。

图3 “输入”选项设置对话框3.网格划分执行【网格】→【生成网格】命令（图4）后，工程管理视窗中的“工具”页面显示“生成网格”定义信息（图5），设定参数并单击【立即划分网格】按钮，系统将自动对模型进行网格划分和匹配。

网格划分信息可以在模型显示区域下方的“网格日志”中查看。

图4 图54.网格检验与修补4.1执行【网格】→【网格诊断】命令（图4），系统自动弹出【网格诊断】对话框，如图5所示，上面显示了网格的信息。

网格统计提供了网格不同特性快速评价，针对具体的分析内容对网格进行修补。

《材料成型过程的数值模拟》课程教学大纲课程编号：081096211课程名称：材料成型过程数值模拟英文名称：Computer Simulation of Materials Processing课程类型：专业课课程要求：必修学时/学分：32/2（讲课学时：16，实验学时：0，上机学时：16适用专业：材料成型及控制工程专业一、课程性质与任务本双语课程作为材料成型及控制工程专业专业必修课，目的是向材料成型及控制工程专业的高年级本科生介绍现代计算机模拟和仿真技术在材料成型中应用的专业课程。

通过本课程的学习，使学生初步掌握模拟与仿真的概念，培养高级的材料成型研究专门人才。

本课程教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法；在培养学生的实践能力方面，着重计算机软件应用基本能力的训练，培养学生在工程问题分析与设计构思方面的能力，掌握一定的计算机模拟手段预测材料在成型过程中的变化，并能指导实际工程的工业生产项目，以适应当代工业工程发展的需要。

本课程采用双语教学，提升学生相关专业知识和国际视野和外语学习能力，培养与国际工程技术人员之间的沟通能力。

二、 课程与其他课程的联系先修课：金属材料及热处理，材料力学性能，金属液态成型原理，金属塑性成形原理，材料冶金传输原理，模具设计及运用， 材料成型工艺本课程为材料成型及控制工程专业大四学生开设，本课程开设目的是在学生学习材料成型相关理论、工程知识后能够运用计算机辅助设计软件对材料成型及控制问题进行设计，能够运用计算机辅助工程软件对材料成型过程问题进行分析与预测，得到有效结论，因此学生对于前期课程的学习、理解是本课程开设基础。

三、课程教学目标1．了解材料成型过程计算机模拟与仿真的概念、方法、特点及用途，具有分析、选用相关现代模拟手段进行工程问题模拟仿真能力；（支撑毕业能力要求5.1）2.了解材料成型过程数值模拟领域的发展历程和现状，熟悉计算机模拟的基本理论；能够根据，了解主流的计算机模拟软件及其应用范围；（支撑毕业能力要求2.3，5.2）3. 能够根据具体工程问题选用软件对工程问题的关键环节和参数进行模拟仿真，并根据模拟结果分析、解决问题或优化工艺参数；（支撑毕业能力要求5.3，3.2）4．熟练掌握一种以上计算机模拟软件的基本操作过程，培养学生应用计算机模拟手段的工程应用的能力；强化外语应用能力，能够熟练应用英语表达材料成型工程领域专业技术问题，熟悉国际材料成型计算机模拟与仿真发展趋势，具有一定的国际视野和交流能力。

一、名词解释1计算机模拟的概念：根据实际体系在计算机上进行模拟实验，通过将模拟结果与实际体系的实验数据进行比较，可以检验模型的准确性，也可以检验由模型导出的解析理论作为所作的简化近似是否成功。

12材料设计是指（主要包含三个方面的含义）：理论计算→预报→组分、结构和性能；理论设计→订做→新材料；按照生产要求→设计→制备和加工方法。

13数学模拟的定义：就是利用数学语言对某种事务系统的特征和数量关系建立起来的符号系统。

4数学建模是一种具有创新性的科学方法，它将实现问题简化，抽象为一个数学问题或数学模型，然后采用适当的数学方法进行求解，进而对现实问题进行定量分析和研究，最终达到解决实际问题的目的。

15数学模型的建立方法——理论分析法：应用自然科学中的定理和定律，对被研究系统的有关因素进行分析、演绎、归纳，从而建立系统的数学模型。

6数学模型的建立方法——模拟方法：如果模型的结构及性质已经了解，但是数量描述及求解却相当麻烦。

如果有另一种系统，结构和性质与其相同，而且构造出的模型也是类似的，就可以把后一种模型看作是原来模型的模拟，对后一个模型去分析或实验，并求得其结果。

7数学模型的建立方法——类比分析法：如果有两个系统，可以用统一形式的数学模型来描述，则此两个系统就可以相互类比。

类别分析法是根据两个（或两类）系统某些属性或关系的相似，去猜想两者的其他属性或关系也可能相似的一种方法。

8数学模型的建立方法——数据分析法：当有若干能表征系统规律、描述系统状态的数据可以利用时，就可以通过描述系统功能的数据分析来连接系统的结构模型。

9材料成型：采用铸造、锻造等方法将金属原材料加工成所需形状、尺寸，并达到一定的组织性能要求，这一过程称为材料成型。

110逼近误差：差商和与导数之间的误差表明差商逼近导数的程度，称为逼近误差。

211差商的精度：逼近误差相对于自变量差分（增量△x）的量级称为用差商代替导数的精度。

212截断误差：用差分方程近似代替微分方程所引起的误差，称为截断误差。

成型仿真操作流程的归纳Molding simulation is an essential process in manufacturing to predict the flow and behavior of molten material during the molding process. 成型仿真是制造过程中的一个必要步骤，用于预测在成型过程中熔融材料的流动和行为。

The operation flow of molding simulation can be summarized into several steps. 成型仿真操作流程可以概括为几个步骤。

Firstly, the materials and parameters need to be input into the simulation software. 首先，需要将材料和参数输入到仿真软件中。

Next, the model of the product and the mold is created in the software based on the design. 接下来，根据设计，在软件中创建产品和模具的模型。

Once the model is set up, the simulation is run to analyze the flow, cooling, and any potential defects in the final product. 一旦模型设置完成，就运行仿真来分析流动、冷却和最终产品中可能存在的任何缺陷。

After the simulation, the results are analyzed to make any necessary adjustments to the design or process. 仿真之后，需要分析结果，并对设计或工艺进行必要的调整。

Finally, the optimized design and process are implemented for actual production. 最后，优化后的设计和工艺被用于实际生产。

难变形材料复杂构件成形多场耦合多尺度全过程建模与
仿真
首先，建立基于场耦合多尺度的模型和仿真技术，来表征难变形材料的性能特点。

其次，利用模型从而增强数值模拟的能力，来筛选材料特性和实验参数，预测材料的行为规律，比如温度和力学变化。

最后，建立一个弹性有限元加载算法，用于分析复杂构件的组装过程和设计调试，以及反映其变形行为。

同时，对于复杂构件形状复杂的成形过程，还必须考虑材料冷喷成型或机械拉拔成型过程中的物理变形机理，如温度场、应力场和变形场的演变，以及难变形材料的微观结构变化，如金属流变破坏、机械耦合模型、显微结构分析和拉拔等，对其进行建模、仿真和分析。

此外，为了确保难变形材料复杂构件成形的准确性，还需要对各过程参数进行精细的校正和反馈，采用可视化技术，例如建立三维动态仿真系统。

成型仿真操作流程的归纳下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。

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目录第一章挤压工艺参数的确定 (1)1.1挤压工艺参数的确定 (1)1.1.1摩擦系数的确定 (1)1.1.2挤压杆速度的确定 (1)1.1.3挤压温度的确定 (1)1.1.4挤压模锥角的确定 (1)1.1.5工模具预热温度 (1)第二章挤压工具参数的确定 (2)2.1 模具尺寸的确定 (2)2.1.1 挤压示意图 (2)2.1.2挤压筒尺寸的确定 (2)2.1.3 挤压模尺寸确定 (4)第三章挤压方案的分配 (6)3.1挤压方案的分配 (6)第四章模拟挤压及提取数据 (7)4.1模拟挤压的过程 (7)4.1.1挤压工模具及工件的三维造型 (7)4.1.2挤压模拟 (7)4.2 后处理 (8)4.2.1挤压杆挤压速度对挤压力的影响 (8)4.2.2挤压杆挤压速度对破坏系数的影响 (9)第五章实验数据分析 (10)5.1 挤压杆挤压速度对挤压力的影响 (10)5.2 挤压杆挤压速度对破坏系数的影响 (11)总结 (12)参考文献 (13)工作总结 (14)第一章 挤压工艺参数的确定1.1挤压工艺参数的确定 1.1.1摩擦系数的确定摩擦系数对挤压有着重要的影响，对挤压力的影响最为显著。

根据设计要求，故挤压垫与坯料之间的摩擦系数可取0.6，挤压筒与坯料之间的摩擦系数根据设计要求取0.1。

1.1.2挤压杆速度的确定允许的挤压速度与金属再结晶和塑性区的温度范围有关，当变形和再结晶速度不协调或金属与模壁有较大摩擦时，挤压件将出现横向裂纹。

通常有色金属允许的挤压速度见表1-1。

表1-1 有色金属材料允许的挤压速度根据设计要求以及结合表1-1，可取挤压速度为1-s mm 60~10⋅。

1.1.3挤压温度的确定确定挤压温度的原则与确定热轧温度的原则相同，也就是说，在所选择的温度范围内，保证金属具有良好的塑性及较低的变形抗力，同时要保证制品的获得均匀良好的组织性能等。

根据设计要求及“三图”（合金的状态图、金属与合金的塑性图、第二类再结晶图）原则，可取挤压温度为610℃。