DEFORM-F2 - модуль, предназначенный для моделирования двумерных процессов обработки металлов давлением (осесимметричные и плоские задачи), «облегченная» версия DEFORM 2D;
DEFORM HT3 и DEFORM HT2 - модули, предназначенные для моделирования соответственно трехмерных и двухмерных (осесимметричные и плоские задачи) процессов термической обработки;
Дополнительные модули DEFORM:
Модуль DEFORM DOE - модуль планирования эксперимента - позволяет систематически исследовать технологический процесс путем варьирования одного или нескольких параметров, а так же проводить оптимизацию технологических процессов, находя такие технологические параметры, которые позволили бы минимизировать или максимизировать ту или иную целевую функцию.
После выбора пользователем технологических параметров процесса и задания интересующих его выходных параметров DEFORM в автоматическом режиме проводит необходимые расчеты.
Файл, с полученными данными визуализируется с помощью специального постпроцессора DEFORM DOE.
Ring Rolling 3D - модуль для моделирования процессов раскатки колец. Может работать как отдельный модуль, так и как приложение к модулю DEFORM-3D.
Алгоритмы решения оптимизированы под процесс раскатки колец. Генератор сеток модуля строит сетку из 8-узловых гексаэдров и при необходимости может автоматически перестаивать ее. Предоставляется полная информация о течении процесса раскатки с возможностью её визуализации.
Результаты решения с помощью модуля Ring Rolling 3D нескольких задачах в сравнении с экспериментальными данными Вы можете посмотреть здесь.
Cogging (3D) - приложение к модулю DEFORM-3D для моделирования процессов протяжки на молоте.
Модуль включает набор стандартных геометрий заготовок и манипулятор для протяжки. Параметрами процесса являются количество нагревов заготовки, очередность подачи и кантования, размер бойка, время между ударом и подачей. Предварительный просмотр моделируемой операции помогает предотвратить ошибки. Предоставляется полная информация о течении процесса раскатки с возможностью визуализации его.
Shape Rolling (3D) - приложение к модулю DEFORM-3D - моделирование процессов прокатки для предотвращения образования складок в материале, растяжек изгибов и т.д. Могут быть оптимизированы такие процессы как коэффициент формоизменения, характер движения количество и скорость валков. Простой, пошаговый интерфейс модуля, библиотека стандартных заготовок и валков позволяют легко вводить исходные данные для моделирования.
Inverse Property Extraction (2D или 3D) - приложение к модулям DEFORM-3D либо DEFORM-2D, определение коэффициент теплопередачи на границе заготовки. Простой, пошаговый интерфейс модуля помогает пользователю начиная от ввода исходных данных до получения конечного результата.
Simulation Queue - модуль, позволяющий реализовать пакетный режим обработки нескольких заданий
Microstructure 3D и Microstructure 2D - являются приложениями к модулям DEFORM-3D и DEFORM-2D соответственно, для моделирования трехмерных процессов термической обработки.
Функционально соответствуют модулям DEFORM HT3 и DEFORM HT2, но, кроме того, позволяют моделировать микроструктурные превращения в заготовке при ее деформировании.
Machining 3D и Machining 2D - приложения к модулям DEFORM-3D и DEFORM-2D соответственно, для моделирования процессов механообработки
DEFORM-TOOLS - модуль, предназначенный для увеличения графических возможностей и повышения производительности системы. Включает в себя:
менеджер задач, позволяющий поставить на расчет несколько задач;
редактор презентаций, позволяющий повысить качество презентационных материалов, применяемых для рабочих, учебных маркетинговых целей, и включает в себя инструмент для анимирования результатов расчетов;
дополнительный постпроцессор, позволяющий отобразить результаты 2-х мерных расчетов в трехмерном пространстве.
Для работы с дополнительными модулями необходимо обязательно иметь DEFORM-3D или DEFORM-2D, соответственно.
2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
Индивидуальным заданием для построения модели, используемой в данной курсовой работе, послужила модель изготовления детали по системе ромб-квадрат.
Конечным продуктом послужил квадрат, стороной 17 мм. Данные о двух рассматриваемых проходах показаны в таблице 1
Таблица 1 - Исходные данные
|
Калибр |
Размер, мм |
||||||
|
H |
B |
C |
R` |
R |
C |
||
|
Рб |
20 |
31 |
- |
3 |
3.1 |
||
|
Кв |
24 |
24 |
17 |
2.55 |
2.55 |
1,85 |
Для того, чтобы определить высоту и ширину квадратного калибра, необходимо воспользоваться следующей формулой:
H=B = C · 1,41;
H=B = 17 · 1,41 = 24 мм.
3. СОЗДАНИЕ ГЕОМЕТРИИ ЗАГОТОВКИ И ИНСТРУМЕНТА
Для того, чтобы создать геометрию заготовки, мною была использована система трехмерного моделирования КОМПАС.
В КОМПАС сначала мною была построена плоская модель инструмента и заготовки (рисунок 1), после чего, каждая деталь была подвержена инструментам, предназначенным для изготовления 3D моделей (рисунок 2).
Рисунок 1 - Плоская модель заготовки и инструмента
Рисунок 2 - 3D модель заготовки
Каждая модель, перенесенная в 3D была сохранена в отдельном файле с привязкой в точке начала координат.
Заготовка подверглась операции выдавливания, а валки вращению.
4. СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ РАСЧЕТА
После того, как все файлы были сохранены индивидуально в нужном формате, работа перешла в программу DEFORM для расчета созданной мною модели. Создав новый документ, мною были добавлены новые детали. Заготовка, верхний, нижний валки, а также пуансон, имеющий размеры поперечного сечения равные заготовки, но отличающийся в длине. Добавление объекта показано на рисунке 3.
Рисунок 3 - Добавление объектов в DEFORM
После того, как все объекты были добавлены, мною была создана сетка заготовки (рисунок 4). Количество элементов сетки - 32000.
Рисунок 4 - Генерация сетки заготовки
После того, как сетка была создана, мной был выбран материал заготовки (рисунок 5). Им стал свинец, а температура его 50 єС. По характеристикам выбранного материала, температура его не должна быть меньше 20 и не быть больше 300 єС. Заданный диапазон не был нарушен. Кроме того, тип объекта для заготовки был выбран пластичный, а для валков и пуансона жесткий.
Рисунок 5 - Выбор параметров заготовки
После вышеперечисленных действий, мною были выбраны кинематические параметры для валков и пуансона. Для валков было выбрано движение вращательного типа, для пуансона движение типа перемещения (рисунок 6).
Рисунок 6 - Добавление кинематических параметров на примере верхнего валка
Далее, необходимо задать параметры расчета. Мною был выбран параметр теплопередачи, число шагов расчета был равен 100-м, расчет сохранялся каждые 2 шага.
После задачи данных параметров стало возможным просмотр примера движения всего процесса, что и было сделано мною (рисунок 7).
После чего, мною были заданы параметры контакта заготовки и инструмента. В окне взаимодействия объектов мною были заданы параметры, указанные на рисунке 8. Параметры были добавлены для всех связей, была высчитана погрешность, а после все это подверглось генерации.
Конечным этапом настройки параметров расчета модели в препроцессоре, стало создание базы данных. После проверки возможности создания базы, программа не нашла никаких ошибок, следовательно, база данных была создана и расчет был запущен.
Рисунок 7 - Проверка кинематики
Рисунок 8 - Задача связей между объектами модели
5. РЕЗУЛЬТАТ РАСЧЕТА
Этапы прокатки, на которых заготовка постепенно подвергается деформированию показаны на рисунках 9,10,11. График усилия показан на рисунке 12.
Рисунок 9 - 1-й шаг деформирования заготовки
Рисунок 10 - 50-й шаг деформирования
Рисунок 11 - 66-й шаг деформирования заготовки
На рисунках 12,13,14 показаны картины распределения энергосиловых параметров деформирования заготовки.
Рисунок 12 - Распределение температуры на 50-м шаге деформации
Рисунок 13 - Распределение температуры на 70-м шаге деформации
Рисунок 14 - Критерий разрушения
Рисунок 12 - График усилия
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Целью данной курсовой работы являлось моделирование объемной задачи деформирования образца, в качестве которого был продукт, в конце прокатки должен был получить сечение квадратной формы, стороной 17 мм (hxb = 24 мм).
Мною были приведены сведения о математическом моделировании процессов ОМД, разобрана программа DEFORM, в программе КОМПАС была построена плоская модель требуемого процесса, после чего, получивший объемный вид. В программе DEFORM были перенесены все детали, которые были сохранены по отдельности. Были заданы необходимые параметры, как инструменту, так и заготовки: скорость валков и пуансона, температура и материал заготовки, шаги расчета, сетка детали и т.д.
А в конце были построены график усилия деформирования образца, а также показано изменение энергосиловых параметров.
Сведения о рассматриваемом стане были взяты из справочнике станов Антипина [4]
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1. Рыбин Ю.И. Математическое моделирование и проектирование технологических процессов обработки металлов давлением. - СПб: СПбГПУ, 2004. - 642с.
2. Математическое моделирование процессов обработкаи давлением/Иванов К.М., Лясников А.В., Новиков Л.А и др. - СПб: Инвентекс, 1997 - 268 с.
3. Общее руководство по работе с инженерным программным комплексом DEFORM/Таупек И.М., Кабулова Е.Г., Положенцев К.А. и др. - Учебное пособие. - Старый Оскол, 2015. - 217с.
4. Прокатные станы/Антипин В.Г., Тимофеев С.В, Нестеров Д.К. и д.р. - Обжимные, заготовочные и сортовые станы. Справочник. В 3-х томах. 2-е изд., перераб. И доп. - М. Металлургия, 1992. - 429с.