挤压变形有限元数值模拟论

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1、《有限元数值模拟》课程报告挤压变形有限元模拟分析班级成型121402学号201214030214姓名倪德贵摘要：传统的锻造工艺和模具的设计方法往往依靠一些成熟的经验和技巧作为设计的准则，难以准确、有效地解决锻造过程中的设计问题。这种常规方法具有很大的盲目性和试探性，带来严重的设备、材料和时间的浪费，同时产品质量得不到保证。随着数值模拟技术的应用，传统的经验设计方法迅速地被更有效的基于模拟的设计方法所代替，这种方法能有效地提高生产效率和材料利用率。采用有限元模拟的方法，可以及时发现设计中存在的不足，并通过修改设计方案，达到满意的效

2、果，为设计模具提供科学的依据。我们可以较准确地了解到在塑性成型过程中的质点的流动规律、应力应变规律等，给实际工程带来了很大的方便。关键词：锻造设计生产效率，有限元模拟分析，挤压变形过程，变形规律。一、问题来源及意义1.问题来源锻造生产虽然生产效率高，锻件综合性能高，节约原材料和机械加工工时，但生产周期较长，成本较高，在当代处于不利的竞争地位。因为传统的锻造工艺和模具的设计方法往往依靠一些成熟的经验和技巧作为设计的准则，难以准确、有效地解决锻造过程中的设计问题。这种常规方法具有很大的盲目性和试探性，带来严重的设备、材料和时间的浪费

3、，同时产品质量得不到保证。随着数值模拟技术的应用，传统的经验设计方法迅速地被更有效的基于模拟的设计方法所代替。DEFORM是一套基于有限元的工艺仿真系统，用于分析金属成形及相关工业的各种成型工艺和热处理工艺。通过在计算机上模拟整个加工过程，我们可以较准确地了解到在塑性成型过程中的质点的流动规律、应力应变规律等，有利于设计工具和产品工艺流程，减少昂贵的现场试验成本，提高模具设计效率，降低生产和材料成本，缩短新产品的研究开发周期。2.分析的目的和意义文主要应用锻造有限元软件DEFORM软件作为模拟平台,分析介绍了在挤压变形过程中载荷

4、计算、应力应变分布、缺陷分析和预防、流线查看等方面的变化。并将其模拟的各项结果进行了相互分析和比较，以便总结研究相应的解决方案，从而尽量地提高锻件的生产质量。3.挤压的概念，分类和特点（1）概念挤压是指坯料在三相不等压应力作用下，通过模具内有一定形状和尺寸的孔，发生塑性变形，以获得所需制件的塑性成形工序。（2）基本分类1）正挤压：金属流动方向与凸模运动方向相同。2）反挤压：金属流动方向与凸模运动方向相反3）复合挤压：金属在凸模涌动的同方向和反方向均流动，是正挤和反挤的复合4）径向挤压：挤压时金属的流动方向与凸模的动方向垂直（1）

5、现代挤压技术的特点1)挤压零件尺寸准确，表面光洁。2)节约原材料,冷挤压件材料利用率通常可以达到80%,可以节约大量钢材和有色金属材料。3)生产效率高,用挤压方法生产机械零件的效率是非常高的，可比切削加工提高几倍，几十倍，甚至几百倍.4)可加工形状复杂的零件5)冷挤压件强度高，刚性好而质量轻,扩大了材料塑性加工成型范围。4.DEFORM-3D的基本特点与功能（1）DEFORM-3D是在一个集成环境内综合建模、成形、热传导和成形设备特性进行模拟仿真分析。适用于热、冷、温成形，提供极有价值的工艺分析数据。如：材料流动、模具填充、锻造

6、负荷、模具应力、晶粒流动、金属微结构和缺陷产生发展情况等。DEFORM- 3D功能与2D类似，但它处理的对象为复杂的三维零件、模具等。  1)不需要人工干预，全自动网格再剖分。  2)前处理中自动生成边界条件，确保数据准备快速可靠。  3)DEFORM- 3D模型来自CAD系统的面或实体造型（STL/SLA）格式。  4)集成有成形设备模型，如：液压压力机、锤锻机、螺旋压力机、机械压力机、轧机、摆辗机和用户自定义类型（如胀压成形）。  5)表面压力边界条件处理功能适用于解决胀压成形工艺模拟。  6)单步模具应力分析方便快捷，适用

7、于多个变形体、组合模具、带有预应力环时的成形过程分析。7)材料模型有弹性、刚塑性、热弹塑性、热刚粘塑性、粉末材料、刚性材料及自定义类型。8)实体之间或实体内部的热交换分析既可以单独求解，也可以耦合在成形模拟中进行分析。9）具有FLOWNET和点迹示踪、变形、云图、矢量图、力-行程曲线等后处理功能。10）具有2D切片功能，可以显示工件或模具剖面结果。 11）程序具有多联变形体处理能力，能够分析多个塑性工件和组合模具应力。  12）后处理中的镜面反射功能，为用户提供了高效处理具有对称面或周期对称面的机会，并且可以在后处理中显示整个模

8、型。  13）自定义过程可用于计算流动应力、冲压系统响应、断裂判据和一些特别的处理要求，如：金属微结构，冷却速率、机械性能等。  其它 14）DEFORM 软件持续升级，并支持定期培训，定期举行DEFORM用户会。 15）输出结果包括图形、原始数据、硬拷贝和动画