有限元分析 2
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报告题目：材料成型有限元案例分析作者所在系部：材料工程系作者所在专业：材料成型及控制工程作者所在班级：B09811作者姓名：指导教师姓名：完成时间：2012年5月23日目录一、感应热处理案例有限元模拟及分析 (2)二、挤压与拉深成型案例有限元模拟及分析 (5)2.1、管材产品挤压成型案例模拟及分析 (5)2.2、拉深产品挤压成型案例模拟及分析 (11)三、锻压成型案例有限元模拟及分析 (16)3.1、连杆锻压成型案例模拟及分析 (16)3.2、锥齿轮模锻成型案例模拟及分析 (21)四、热锻开坯案例有限元模拟及分析 (26)五、机加工切削案例有限元模拟及分析 (30)六、轧制板材案例有限元模拟及分析 (32)七、拔高题 (36)7.1锻模成型案例有限元模拟及分析 (36)7.2连续工艺成型案例有限元模拟及分析 (39)有限元分析一、感应热处理案例有限元模拟及分析(一)：热处理条件：材质AISI-1045钢，温度1000℃。
模具用材AISI-H13钢。
柱状件结构设计毛坯热感应炉（二）：将模具坯料导入到DEFORM分析平台1.在中选国标”SI”,设置成如图。
2.点击将坯料导入分析平台;3.点击导入热感应炉;（三）:设置坯料和模具的物理及运动属性1.设置坯料属性点击,再点击,调节坯料温度如图,点击按钮,划分网格设置如图,坯料被划分 , 点击,点选材料”steel”下如,点键确认,然后点中的然后点击柱面的面如图,再点击下面的确认.点击，点击“active”计算体积。
2.设置模具属性及运动(1)点击,在中设置感应加热温度为1000摄氏度,（四）：设置模具与坯料之间的关系点击，选+Z方向调节坯料和热感应炉的距离如图（五）：模拟控制设置1.点击，设置如图，2.点选，选择，3.点选，选择为，设置完成，点击OK确定。
4.点选（），点击设置摩擦关系为下的，点击OK完成（六）：检查设置，生成数据库点击，点击，生成如图，没有问题，点击生成数据库，点击OK确定。
点击“保存”，后点退出。
（七）：运算点击，运行。
（八）：后处理1.感应加热对材料组织有何影响？材料初始态组织为铁素体+珠光体，1000℃奥氏体化后组织变为奥氏体。
影响奥氏体转变的因素很多，主要有以下两个方面：1）加热温度：随着加热温度的提高，碳原子扩散速度加快，奥氏体化速度加快，但是加热速度过快会损伤奥氏体结构，不利于性能要求的实现。
2）加热速度加热速度越快，发生转变的温度越高，转变所需要的时间就越短，越有利于组织结构的得到。
2．热处理对材料力学性能有何影响？热处理是将刚度、强度等不满足要求的材料经过加热改变其内部组织结构，本例是将铁素体+珠光体组织转变成强度和刚度更大的奥氏体组织，从而提高材料的力学性能及使用性能。
2.模拟动画见附件。
二、管材产品挤压成型案例模拟及分析案例一管材挤压（一）：挤压成型条件：（1）材质AL-1100铝合金，管壁厚5mm，室温挤压，速度2mm/s。
模具用材AISI-H13钢。
挤压成型零件设计坯料上模下模导杆（二）：将模具坯料导入到DEFORM分析平台1.在中选国标”SI”,设置成如图。
2.点击将坯料导入分析平台;3.点击导入上模、下模和导杆;（三） :设置坯料和模具的物理及运动属性1.设置坯料属性点击,再点击,调节坯料温度如图,点击按钮,划分网格设置如图,坯料被划分 , 点击,点选材料,点键确认。
点击，点击“active”计算体积。
2.设置模具属性及运动(1)点击,在中设置上模温度为20摄氏度,点击按钮,划分网格10000. 点击,点选材料”Die-material”下“AISI-H-13”,点键确认。
(2)同样设置下摸温度也为20摄氏度，划分网格20000，材料同上模。
（四）：设置模具与坯料之间的关系点击，选+Z方向调节坯料和上下模及导杆的距离适当如图。
（五）：模拟控制设置1.点击，设置如图，2.点选，选择，3.点选，选择为20摄氏度，设置完成，点击OK确定。
4.点选（），点击设置摩擦关系为，点击OK完成（六）：检查设置，生成数据库点击，点击，生成数据库没有问题，点击生成数据库，点击OK确定。
点击“保存”，后点退出。
（七）：运算点击，运行。
（八）：后处理（1）分析模具结构对材料变形的影响？模具结构对管状结构的挤压影响比较严重，经分析知，如果管内壁直径为10mm，管壁厚5mm，则挤压基本不会成功，本例取管内径为20mm，挤压效果还可以。
模具与坯料接触多的边缘处对成型影响较大，直接影响管材的表面度，因此应用合适的圆角过渡。
（2）载荷、变形量、应力分布、流变方向等因素在加工过程中充当何种角色，发挥何种作用？载荷直接影响管材的成型速度和材料的组织结构，相当于压力机；应力分布则影响管材的均匀度和组织的力学性能；变形量也会影响力学性能，还会影响管材质量；流变方向则反映了挤压过程中材料的流动方向，决定组织的分布均匀性。
1）、坯料各点应变彩云图及数据2)、坯料各点应力彩云图及数据3)、坯料各点速度彩云图及数据总的速度Z轴方向速度（3）模拟动画见附件。
案例二拉伸成型（一）材质BRASS-CDA-110，板厚10mm，室温挤压，速度5mm/s，模具用材AISI-H13钢拉伸成型零件设计坯料上模下模压边圈（二）：将模具坯料导入到DEFORM分析平台1.在中选国标”SI”,设置成如图。
2.点击将坯料导入分析平台;3.点击导入上模、下模和压边圈。
（三）:设置坯料和模具的物理及运动属性1.设置坯料属性点击,再点击,调节坯料温度如图,点击按钮,划分网格设置如图,坯料被划分 , 点击,点选材料,点键确认，点中的然后点击平坯料表面。
2.设置模具属性及运动(1)点击,在中设置上模温度为20摄氏度,点击按钮,划分网格. 点击,点选材料”Die-material”下“AISI-H-13”,点键确认。
(2)同样设置下摸温度也为20摄氏度，划分网格25000，材料同上模。
（四）：设置模具与坯料之间的关系1）点中的然后点击与坯料相接触的上模面，2）下模同理，。
点击，选+Z方向调节坯料和上下模及导杆的距离适当，如图。
点击，点击“active”计算体积。
（五）：模拟控制设置1.点击，设置如图，2.点选，选择，3.点选，选择为20摄氏度，设置完成，点击OK确定。
4.点选（），点击设置摩擦关系为，点击OK完成（六）：检查设置，生成数据库点击，点击，生成数据库没有问题，点击生成数据库，点击OK确定。
点击“保存”，后点退出。
（七）：运算点击，运行。
（八）：后处理（1）分析模具结构对材料变形的影响？模具结构对圆筒形拉伸件的影响比较严重，与坯料接触多的凸缘处对成型影响较大，是拉伸破裂直接的影响因素，直接影响筒形件的变形程度，因此应用合适的圆角过渡，同时还应加压边圈防止起皱。
（2）载荷、变形量、应力分布、流变方向等因素在加工过程中充当何种角色，发挥何种作用？载荷相当于压力机，直接影响筒形件的成型速度和组织结构；应力分布则影响材料的均匀度和组织的力学性能；变形量也会影响力学性能，还会影响筒形件的质量；流变方向则反映了拉伸过程中材料的流动方向，决定组织的分布均匀性和件的合格程度。
本例凸缘处材料被拉的太薄，因其受力情况决定。
1）、坯料各点应变彩云图及数据2）、坯料各点应力彩云图及数据3）各点速度图Z轴速度图（3）、模拟动画见附件。
三、锻压成型案例有限元模拟及分析案例一连杆锻压成型案例（一）材质AISI-1078钢，始锻温度1000℃，终锻温度800℃，锻压速度5mm/s。
模具用材H13钢。
锻压成型零件设计坯料上模下模零件（二）：将模具坯料导入到DEFORM分析平台1.在中选国标”SI”,设置成如图。
2.点击将坯料导入分析平台;3.点击导入上模和下模。
（三）:设置坯料和模具的物理及运动属性1.设置坯料属性点击,再点击,调节坯料温度1000摄氏度,点击按钮,划分网格设置如图,坯料被划分 , 点击,点选材料,点键确认，点中的然后点击坯料表面。
点击，点击“active”计算体积。
2.设置模具属性及运动(1)点击,在中设置上模温度为800摄氏度,点击按钮,划分网格. 点击,点选材料”Die-material”下“AISI-H-13”,点键确认。
(2)同样设置下摸温度也为800摄氏度，划分网格25000，材料同上模。
（四）：设置模具与坯料之间的关系1）点中的然后点击与坯料相接触的上模面，2）下模同理，。
点击，选+Z方向调节坯料和上下模的距离适当，如图。
（五）：模拟控制设置1.点击，设置如图，2.点选，选择，3.点选，选择为800摄氏度，设置完成，点击OK确定。
4.点选（），点击设置摩擦关系为，点击OK完成（六）：检查设置，生成数据库点击，点击，生成数据库没有问题，点击生成数据库，点击OK确定。
点击“保存”，后点退出。
（七）：运算点击，运行。
（八）：后处理（1）分析锻模结构及锻模对材料变形的影响？锻模结构对连杆锻件的影响比较严重，结构中的小倒角及圆角很难模锻出来，本连杆模具设计的相对比较复杂，锻模有的间隙较小，不易划分网格，模锻终了有的间隙还是没有进去材料，锻模结构的影响可见一斑。
还应留有飞边槽，便于模具成型。
（2）载荷、变形量、应力分布、流变方向等因素在加工过程中充当何种角色，发挥何种作用？载荷直接影响模锻件的成型速度和组织结构；应力分布则影响材料组织结构及力学性能；变形量也会影响力学性能，还会影响模锻件的质量；流变方向则反映了模锻过程中材料的流动方向，决定组织的分布均匀性和件的合格程度便于对丝织结构的分析。
1）、坯料各点应变彩云图及数据2）、坯料各点应力彩云图及数据3）各点速度图（3）、模拟动画见附件。
案例二锥齿轮锻压成型案例（一）、材质AISI-1045钢，始锻温度1000℃，终锻温度800℃，锻压速度5mm/s。
模具用材H13钢锥齿轮锻压成型零件设计坯料上模下模零件（二）：将模具坯料导入到DEFORM分析平台1.在中选国标”SI”,设置成如图。
2.点击将坯料导入分析平台;3.点击导入上模和下模。
（三）:设置坯料和模具的物理及运动属性1.设置坯料属性点击,再点击,调节坯料温度1000摄氏度,点击按钮,划分网格设置如图,坯料被划分 , 点击,点选材料,点键确认，点中的然后点击坯料表面。
点击，点击“active”计算体积。
2.设置模具属性及运动(1)点击,在中设置上模温度为800摄氏度,点击按钮,划分网格. 点击,点选材料”Die-material”下“AISI-H-13”,点键确认。
定义速度。
(2)同样设置下摸温度也为800摄氏度，划分网格20000，材料同上模。
（四）：设置模具与坯料之间的关系1）点中的，然后点击与坯料相接触的上模面，2）下模同理，。
点击，选+Z方向调节坯料和上下模的距离适当，如图。
