圆柱体挤压成型接触非线性有限元分析
本文摘要(由AI生成):
本文描述了圆柱体挤压成型模型的静力学分析过程。模型由双线性弹塑性材料的圆柱形毛坯件和结构钢模具组成。通过设置软件参数和材料属性,对模型进行网格划分和接触设置。在施加位移载荷后,进行结构静力学分析,得到不同时刻的等效应力云图。该方法可用于模拟圆柱体挤压成型过程中的力学行为,为工程应用提供有价值的参考。
1-问题的描述
如图所示给出了圆柱体挤压成型模型,该模型由圆柱形毛坯件和圆环体的模具组成。
圆柱形毛坯件为双线性弹塑性材料模型,弹性模量为2E10Pa,泊松比为0.32,屈服强度为3E8Pa,切向模量为2E7Pa;模具的材料为结构钢;二者的摩擦系数为0.1。如图所示,完全固定模具的外圆面,在圆形毛坯件的一端施加0.12m位移载荷。2-软件设置方法
图 结构静力学分析系统图
单击结构静力学分析系统中的工程数据(Engineering Data)子模块,在Material选项中定义毛坯件材料名称为毛坯件,然后在左侧Toolbox,双击Isotropic Elasticity和Bilinear Isotropic Hardening,然后按照如图所示,输入毛坯件材料参数。
图 毛坯件材料数据
图 导入模型
单击Model>Geometry>毛坯件,则弹出如图所示的模型细节设置面板,用户按照图所示的将材料分配为毛坯件。
图 模型细节设置面板
右击Connection>Insert>Manual ContactRegion,在弹出的接触细节设置面板中,设置圆柱形毛坯件外表面为接触面,设置模具的内表面为目标面,设置接触类型为摩擦接触(Frictional),摩擦系数为0.1,具体设置如图所示。
图 接触设置细节面板
右击Connection>Insert>Joint,在弹出的如图所示的运动副设置细节面板,设置连接类型(Connection Type)为体-地面连接(Body-Ground),设置类型(Type)为固定(Fixed),选择作用位置为模具的外圆形。
图 运动副设置细节面板
单击Mesh,在如图所示的Mesh细节设置面板中,设置Element Midside Nodes选项为Kept,右击Mesh,选择Generate Mesh,完成网格划分,如图 给出了生成的有限元模型。
单击AnalysisSettings,弹出如图所示的结构静力学分析设置面板,将自动时间步(Auto TimeStepping)设置为On,定义方式(Define By)设置为Substeps,初始子步为(Initial Substeps)100,最小子步(Minimum Substeps)为50,最大子步(MaximumSubsteps)为2000,将Large Deflection设置为On,表示打开了大变形分析。
图 结构静力学分析设置面板
右击Static Structural,按照图,选择Insert> Displacement,在细节窗口弹出如图所示的位移约束细节设置面板,选择圆柱形毛坯件的侧面,单击Apply,其他设置按照图进行设置。
图 定义位移约束设置面板
选择StaticStructural>Solution,右击Solution,选择Solve。
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