材料成型过程模拟
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天津理工大学材料成型过程模拟题目：关于紫铜正挤压成型过程模拟姓名：王贺成学号: 20100736组长: 张文宇其他成员：张文宇、袁小圆、李锡强、李昂李晨光、刘亮、李智、李新乐、王贺成、孟庆浪目录一、问题描述••3二、题目分析••3三、解题思路模拟••4四、模拟过程••4①建立工作文件名和工作标题•4②定义单元类型•5③定义材料性能参数•5④定义实常数•7⑤创建几何模型，划分网格•7⑥施加约束，加载求解•9五、模拟结果分析••一、题目描述：如图所示为金属紫铜坯料与挤压模具结构示意图，坯料与模具间的摩擦因数为0.05，求挤压过程中坯料内部的应力场变化。
坯料材料参数：弹性模量：E=113GPa 泊松比v=0.326 ρ=8.9g/cm3σs=200MPa模具材料参数：弹性模量：E=210GPa 泊松比V=0.3 ρ=7.9g/cm3△H=30mm二、题目分析：该问题属于非线性接触问题，在分析中选取模型的1/4建立有限元分析模型，并选择相应的接触对单元,施加约束进行求解。
三、解题思路模拟：解题的大体思路：设置材料单元，材料属性，定义实常数，建模，划分网格，定义接触对，施加载荷求解，进入后处理阶段。
实际操作过程中出现了许多错误。
例如划分网格时，没有经验而随意划分往往会弹出警告框。
如图（1）.而选择了错误的单元在最后求解时也会弹出警告框而是求解不能继续进行。
如图（2）（1）（2）四、模拟过程：第一步：建立工作文件名和工作标题1）选择Utility Menu/File/Change Jobname命令，出现Change Jobnanme对话框2）在Enter new jobname文本框中输入工作文件名，单击ok按钮关闭对话框。
3）选择Utility Meum/file/change title命令，出现change title对话框，输入文件名，单击ok关闭对话框。
第二步：定义单元类型1）选main meum/preprocessor/element type/add/edit/delete 命令，出现element types对话框。
2）单击add按钮，出现library of element types对话框。
3）在library of element types的第一个列表中选择 structural soilde，在第二个列表框中选择20node 186。
4）单击apply按钮，重新在library of element types第一个列表中选择contact,在第二个列表框中选择 3D target 170. 5）但击apply按钮，重新在library of element types第一个列表框中选择contact,在第二个列表框中选择8nd surf 174,但击ok按钮关闭。
第三步：定义材料性能参数1)选择main meum/preprocessor/material props/material models命令，出现define material model behavior窗口。
2)在material models available一栏中双击structural选项，然后双击选项中的linear选项，接着双击linear选项中的 elastic 选项，然后双击elastic中的isotropic选项，出现linear isotropic properties for material number 1对话框。
3)在ex文本框中输入材料弹性模量1.13E11，在prxy文本框中输入材料泊松比0.326，单击ok按钮关闭该对话框。
4)在material models availabl一栏中双击structural选项中的nonlinear选项，接着双击nonlinear选项中的inelastic选项，再双击inelastic选项中的rate independent选项，然后双击该选项中的isotropic hardening plasticity选项，接着双击该选项中的misese plasticity选项，最后双击该选项中的bilinear 选项，出现对话框，在屈服极限对话框中输入2e8 ，单击ok按钮关闭对话框。
5)双击structural选项中的friction coefficient选项，出现对话框，在mu中输入摩擦因数0.05，单击ok按钮关闭该对话框。
6)双击structural选项中的density选项，出现对话框，在DENS中输入密度为8900，单击ok按钮关闭该对话框。
7)单击new model弹出对话框define material ID,选择默认。
8)在material models available一栏中双击structural选项，然后双击选项中的linear选项，接着双击linear选项中的 elastic 选项，然后双击elastic中的isotropic选项，出现linear isotropic properties for material number 2对话框.9)在ex文本框中输入材料弹性模量2.1E11，在prxy文本框中输入材料泊松比0.3，单击ok按钮关闭该对话框。
10)双击structural选项中的friction coefficient选项，出现对话框，在mu中输入摩擦因数0.05，单击ok按钮关闭该对话框。
11)双击structural选项中的density选项，出现对话框，在DENS中输入密度为7900，单击ok按钮关闭该对话框。
12)单击material中的exit退出，完成材料属性设置。
第四步：定义实常数选择main meum/preprocessor/real constants/add/edit/delete,出现real constants对话框，单击add按钮，选择tpye 2 contact 170点击ok,在real constant set no.中输入1，单击ok;继续添加点击add,按照同样的方式定义另一组实常数，选择编号1。
第五步：创建几何模型，划分网格1)创建模具二维图形，选择mainmenu/preprocessor/modeling/create/keypoints/in active CS,输入点坐标依次为1（0.015,0,0）、2（0.06,0,0）、3（0.06,0.12,0）、4（0.0205,0.12,0）、5（0.0205,0.045,0）、6（0.015,0.12,0）.选择lines/lines/straight line,弹出对话框，将以上几点连接成线。
创建斜线，用at angel to line命令，通过1和6点连成的线与5点创建出角度为145°或35°的斜线，选择line fillet命令进行倒角。
选择modeling/ delete/lines only命令删除多余的线。
选择modeling/create/areas/arbitrary/by lines命令创建平面。
2)创建坯料平面，选择modeling/create/areas/rectangle/bydimensions命令，依次输入0,0.02,0.048,0.108，即可创造坯料平面。
3)对两平面旋转成体,先建成两个参考点（0，0,0）和（0,0.1,0）选择modeling/operate/extrude/areas/about axis ,选择两个面和参考点对面旋转90度。
如图（a）所示（a）4)划分网格：meshing/meshtool,出现网格划分工具栏，在element attributes下选择global,点击旁边的set,出现对话框，分别选取模具和坯料，对他们赋予材料属性，在工具栏中点mesh对所选体积进行网格的划分。
效果如图（b）所示。
(b)5)创建接触对：main meum/preprocessor/modeling/create/contact pair/ picktraget—选取模具面—ok—next—选择工件面—ok—next—输入—摩擦因数—creat—finish.创建两组接触对，注意方向的问题。
第六步:施加约束，加载求解1)施加对称位移约束：Main Menu/Solution/Define Loads/Apply/Structural/Displacement/SymmetryB.C/On Areas,弹出一个拾取框，分别选取模具和坯料的两个侧面，点击ok。
2)施加固定约束：Main Menu/Solution/Define Loads/Apply/Structural/Displacement/on areas 弹出对话框，选择模具的下表面，点击ok，又弹出Apply U,ROT on Areas对话框，单击选择All DOF,点击ok。
3)施加坯料位移约束：选择Main Menu/Solution/Define Loads/Apply/Structural/Displacement/on areas 弹出对话框，选择坯料的上表面，点击ok，又弹出Apply U,ROT on Areas对话框，单击选择UY，在V ALUE Displacement value框中输入-0.03，点击ok。
4)对载荷步设定求解选项：Main Menu/Solution/AnalysisType/Sol’n Controls,弹出Solution Controls对话框，在Analysis Options 的下拉列表中选择Large DisplacementStatic,在Time at end of loadstep后面输入10，在Automatic time stepping 下拉列表中选择on，在Number ofsubsteps后面输入45，在Maxno.of substeps输入400，在Min no.ofsubsteps后输入45，单击OK。
如图（d）所示。
（d）5)求解：①选择MainMenu/Solution/Solve/Current LS,弹出STATUS Command 状态窗口和Solve Current Load Step对话框，仔细浏览状态窗口中德信息然后关闭它，单击Solve Current Load Step对话框中的OK 按钮开始求解。
求解完成后会弹出Solution is done提示框，单击close按钮。
6)后处理：①选择Main Menu/General Postproc/Read Results/last set。
②选择Main Menu/General postproc/Plot Results/Contour Polt/Nodal Solu,弹出Contour Nodal Solution Data对话框，在Item to be contoured下面依次选择Nodal Solution/Stress/von Mises stress,单击OK，结果如图（e）所示。
