Методичка к ДЗ 2 (Власов А.В. - Анализ влияния характеристик модели и параметров расчета на результаты моделирования обратного выдавливания методом конечных элементов)

Московский государственный технический университетим. Н.Э.БауманаКафедра «Технологии обработки давлением»Власов А.В.Анализ влияния характеристик модели и параметров расчета нарезультаты моделирования обратного выдавливания методомконечных элементовМетодические указания к выполнению домашнего заданияпо курсам «Методы расчета технологических операцийобработки давлением»в 9 семестре для студентов направления 150501и«Методы анализа пластических деформаций»в 1 семестре для магистрантов направления 150401Москва 2017 г.Цель работыВыявление влияния характеристик модели и параметров расчета нарезультаты моделирования технологического процесса выдавливанияметодом конечных элементов с помощью программы QForm.Базовая модельРасчетная схема процесса обратного выдавливания представлена нарисунке 1. Здесь 1 – пуансон, 2 – матица, 3 – опорный вкладыш, 4 –заготовка. Геометрия пуансонов изображена на рисунке 2.

Используется 3типа пуансонов: конический (а), сферический (б) и с радиусной фаской (в).Дополнительные параметры базовой модели помещены в таблицу 1.Варьируемые параметры сведены в таблицу .121054253252040Рисунок 1 – Расчетная схема процесса обратного выдавливанияaбвРисунок 2 – Форма и размеры пуансонов для обратного выдавливанияРеологические свойства материалов при деформации без учетатепловых процессов аппроксимировать следующими зависимостями отнакопленной деформации [3]:Сталь 10Сталь 12Х18Н9ТСталь 12Х18Н9Т закаленнаяАлюминий АВСвинец С00Алюминий Д16 s  475  220e  5510 МПа s  1830  1500 e  80 20 МПа s  840  450 e  100 20 МПа s  348  159 e  49 9 МПа s  19,4 МПа s  1780  1490 e  100 20 МПаПри расчетах с учетом тепловых процессов зависимость сопротивлениядеформации от температуры и теплофизические свойства аппроксимироватьпо данным аналогичных материалов из базы данных программногокомплекса.Таблица 1Дополнительные параметры базовой моделиПроцессГеометрияПараметрызаготовкиТип процессаТип задачиЗаготовкаИнструментДеформация без учета тепловых процессов2D осесимметричнаявысота 25 мм, диаметр 20 ммвысота 105 мм, толщина стенки матрицы 30 ммМатериалв соответствии с заданиемтемпература20˚СПриводуниверсальный с постоянной скоростью 1 мм/сзакон трения – по Зибелю с постоянным факторомтрения5ХНМ (ГОСТ)20˚ССмазкаПараметрыинструментаУсловияостановкиГраничныеусловияУдарыМатериалТемператураСовместнаядеформацияТеплообмен сзаготовкойРасстояниеОкружающаясредаЧисло ударовОхлаждение навоздухеОхлаждение винструментеПараметрырасчетаНетотсутствует2 мм между матрицей и пуансоном (толщинадонышка)Воздух 20˚С1нетнетПо умолчаниюСодержание заданияПромоделировать процесс выдавливания заготовки в соответствии сбазовой моделью.

Определить графики изменения силы деформирования походу ползуна.Проанализировать изменение очага пластической деформации впроцессе выдавливанияПолучить поля распределения накопленной деформации, скоростидеформации, среднего напряжения, температуры для характерных этапов –начальной стадии, установившегося процесса, заключительной стадии (т.н.«стесненное выдавливание» с учетом «эффекта дна»).Сравнить полученные значения силы деформирования наустановившейся стадии с экспериментальными данными А.Л.Воронцова [3].Проанализировать, какие характеристики модели и параметры расчетав наибольшей мере влияют на точность расчета (выбрать не менее 2-хпунктов): количество и размеры конечных элементов, параметры настройкидекомпозиции заготовки на конечные элементы (множитель адаптации,предельная адаптация, коэффициент разгонки, дополнительная область ит.д.) параметры смазки – вид закона трения, параметры закона трения, разныепараметры трения на контакте с пуансоном и матрицей. метод интегрирования параметры выбора шага расчета параметры настройки точности итерационного процесса модель материала (упруго-пластическая, жестко-пластическая) модель инструмента (жесткий, упруго-пластический, различные моделивзаимодействия с заготовкой) учет тепловых процессов в заготовке и модель теплового взаимодействиязаготовки и инструмента, модель теплообмена заготовки и инструмента специальные настройки – расчет двумя сетками, многошаговый сдвиг ит.п. тип задачи – осесимметричная, полная 3D, плоскостная симметрия(половина, четверть заготовки) модель деформирующего оборудования (тип модели, скорость и т.п.)В качестве критериев сравнения использовать степень совпадения срезультатами эксперимента, время расчета, количество шагов и итераций,форму свободной поверхности, количество КЭ и т.д.Сделать выводы на основании проведенного анализа.При оформлении домашнего задания необходимо привести целиисследования, краткую теоретическую часть, связанную с исследуемымипараметрами, полное описание расчетной модели, описание интерфейсанастройки исследуемых параметров, результаты моделирования вариантов,выполнить сравнительный анализ и сделать выводы.

Анализ вариантовдолжен сопровождаться пояснительным текстом, рисунками, графиками,полями анализируемых величин.Задание оформляется на листах формата А4 в текстовом редакторе1.ВариантыКонический пуансон (рисунок 2а).Результаты эксперимента см. таблицы 6.9, 6.11 [3]Одновременно с твердой копией необходимо предоставить электроннуюверсию и файлы с расчетной моделью1Трение по пуансону m=1, трение по матрице m=0.2d0/d0,50,60,70,8d0/d0,8,градусы203040508090,градусы203040506070809020304050802030405080203040508090Сталь 10d=15 ммd=13.33 мм(R=1.33)(R=1.5)К-10-15-5-2 К-10-13-5-2К-10-15-5-3 К-10-13-5-3К-10-15-5-4 К-10-13-5-4К-10-15-5-5 К-10-13-5-5К-10-15-5-6 К-10-13-5-6К-10-15-5-7 К-10-13-5-7К-10-15-5-8 К-10-13-5-8К-10-15-5-9 К-10-13-5-9К-10-15-6-2 К-10-13-6-2К-10-15-6-3 К-10-13-6-3К-10-15-6-4 К-10-13-6-4К-10-15-6-5 К-10-13-6-5К-10-15-6-8 К-10-13-6-8К-10-15-7-2 К-10-13-7-2К-10-15-7-3 К-10-13-7-3К-10-15-7-4 К-10-13-7-4К-10-15-7-5 К-10-13-7-5К-10-15-7-8 К-10-13-7-8К-10-15-8-2 К-10-13-8-2К-10-15-8-3 К-10-13-8-3К-10-15-8-4 К-10-13-8-4К-10-15-8-5 К-10-13-8-5К-10-15-8-8 К-10-13-8-8Сталь 12Х18Н9Тd=15 ммd=13.33 мм(R=1.33)(R=1.5)К-12-15-8-2 К-12-13-8-2К-12-15-8-3 К-12-13-8-3К-12-15-8-4 К-12-13-8-4К-12-15-8-5 К-12-13-8-5Сталь 12Х18Н9Т закалd=15 ммd=13.33 мм(R=1.33)(R=1.5)К-12з-15-8-2К-12з-13-8-2К-12з-15-8-3К-12з-13-8-3К-12з-15-8-4К-12з-13-8-4К-12з-15-8-5К-12з-13-8-5К-12-15-8-9К-12з-15-8-9К-12-13-8-9К-12з-13-8-9Сферический пуансон (рисунок 2б).Результаты эксперимента см.

таблицы 6.4, 6.5, примеры 6.1-6.7[3]Трение по пуансону и по матрице m=0.2, градусы04590d, мм18.182 (R=1.1)16.67 (R=1.2)13,33 (R=1.5)10 (R=2)18.182 (R=1.1)16.67 (R=1.2)13,33 (R=1.5)10 (R=2)18.182 (R=1.1)16.67 (R=1.2)13,33 (R=1.5)10 (R=2)Алюминий АВС-АВ-18-0С-АВ-16-0С-АВ-13-0С-АВ-10-0С-АВ-18-45С-АВ-16-45С-АВ-13-45С-АВ-10-45С-АВ-18-90С-АВ-16-90С-АВ-13-90С-АВ-10-90Литература1. Власов А.В. Курс лекций2. QForm VX – руководство пользователя.3. Воронцов А.Л. Теория и расчеты процессов обработки металловдавлением.

т.1 – М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2014.