3d_labs_RUS-Артех-2. Версия 01 Лабораторные работы
 Скачать 6.84 Mb.
|
|
4. Квадратное кольцо 4.1. Введение 4.2. Создание новой задачи 4.3. Создание новых объектов 4.4. Разбивка заготовки 4.5. Задание граничных условий 4.6. Отношения между объектами 4.7. Завершение настроек и запуск расчета 4.8. Постпроцессор ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru , mail: info@artech-eng.ru 33 4. Квадратное кольцо 4.1. Введение Когда это возможно в расчетах должна быть использована симметрия. Это экономит время расчета и может увеличить точность решения. Кроме того, должна быть смоделирована наименьшая секция, адекватно описывающая проблему. В этой лабораторной работе мы будет моделировать осадку квадратного кольца. Квадратное кольцо имеет небольшую симметричную часть, воспользуемся этим. В этой работе будет продемонстрировано, что деформация полного кольца может быть смоделирована деформацией только 1/16 частью полной геометрии. 4.2. Создание новой задачи На unix-машине введите DEFORM3 для запуска DEFORM™-3D. На Windows машине, нажмите кнопку и выберите DEFORM-3D из меню. Будет открыто главное окно DEFORM-3D Создайте новую задачу нажав кнопку Новая Задача . Примените установки по умолчанию, используемые препроцессором DEFORM-3D, нажмите . Нажмите для определения расположения задачи в директории задач DEFORM (’В домашней директории’). В поле Название Задачи введите SquareRing и нажмите . Будет запущен препроцессор DEFORM-3D. 4.3. Создание новых объектов Для моделирования ковки квадратного кольца необходимы только заготовка и верхний штамп. ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru , mail: info@artech-eng.ru 34 Нижний штамп не нужен, как симметричный. Нажмите кнопку дважды для добавления Объектов 1 и 2. Выберите Object 1 в Дереве Объектов. Нажмите кнопку и измените название объекта на Billet, а тип объекта на пластичный.Определите геометрию заготовки нажав , а затем . Геометрия находится в файле SquareRing_Billet.STL. Используйте кнопки и для проверки геометрии. Выберите Object 2 в Дереве Объектов. Нажмите кнопку и измените имя объекта наTop Die. Нажмите кнопку и импортируйте файл SquareRing_TopDie.STL. Используйте кнопки и для проверки геометрии. Кнопка может быть использована для отображения обоих объектов в окне Экран. 4.4. Разбивка заготовки Выберите Billet в , и нажмите кнопку для построени сетки. Нажмите для просмотра того, как выглядит сетка поверхности, при использовании установок по умолчанию. Так как сетка поверхности выглядит хорошо, нажмите кнопку для завершения построения сетки. Когда построение будет завершено, объект должен иметь примерно 5000 элементов. 4.5. Задание граничных условий В этом расчете используется симметрия и моделируется только 1/16 квадратного кольца. Граничные условия должны использоваться на всех плоскостях симметрии, чтобы описать правильную деформацию. ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru , mail: info@artech-eng.ru 35 Нажмите кнопку для просмотра настроек Граничных Условий. Выберете опцию Плоскость Симметрии (Symmetry plane) и затем поверхность перпендикулярную оси X (как показано ниже). Узлы на этой поверхности станут выделенными, и информация о плоскости (Plane Information) отобразиться в разделе Граничные Условия. Нажмите кнопку для добавления этого граничного условия. Это плоскость симметрии отобразить в с списке как (1,0,0) – нормаль к плоскости. Добавьте граничные условия для других двух плоскостей симметрии тем же способом. Сначала выбирайте плоскости, узлы которых видны, затем используйте кнопку для добавления ее. Когда все три плоскости симметрии добавлены, раздел Граничные Условия должен выглядеть так: ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru , mail: info@artech-eng.ru 36 4.6. Отношения между объектами Необходимо определить отношения между Заготовкой и Верхним Штампом. Нажмите кнопку для открытия окна Взаимодействие Объектов. Когда Вас спросят, хотите ли Вы чтобы были созданы отношения по умолчанию, нажмите Определите трение для отношения нажав кнопку . Используйте выпадающий список и выберите Холодное Деформирование (Стальные инструменты) (Cold forming (steeldies)). Вернитесь в окно Взаимодействие объектов, используйте кнопку для определения разумной погрешности создания контакта (будет расчитано значение 0.002”), затем нажмите кнопку для создания контакта. Если Вы повернете объекты вокруг, Вы увидите созданный контакт между двумя объектами. Нажмите кнопку для выхода из окна Взаимодействие объектов. 4.7. Завершение настроек и запуск расчета Для завершения настроек задачи необходимо сделать следующее: ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru , mail: info@artech-eng.ru 37 1) Выделить Top Die в Дереве Объектов и нажать кнопку . Определите скорость как 1 дюйм/с в направлении -Z. 2) Нажмите кнопку для определения материала заготовки. Нажмите и выберите материал ’AISI-1045, COLD’из категории стали. 3) Нажмите кнопку для открытия окна Настройки задачи. Измените Название операции на Square Ring. Нажмите кнопку и установите Число шагов расчета в 30 и Через сколько шагов сохранять в 2. Установите Главный Инструмент как Top Die. Для определения подходящего размера шага, нажмите кнопку и измерьте длину грани нескольких наименьших элементов Заготовки. Средняя длина короткой грани элемента равна примерно 0.06”. Используйте С постоянным перемещением инструмента и установите размер шага 0.02 дюйм/шаг, т.е. примерно 1/3 от величины наименьшей грани элемента. Нажмите кнопку для закрытия окна Настройки задачи. Сохраните ключевой файл задачи, нажав кнопку Нажмите кнопку для открытия окна Генерация Базы Данных. Нажмите для проверки задачи. Предупреждение будет только для Компенсации Объема (Volume Compensation) – игнорируйте его. Создайте базу данных, нажав После создания Базы Данных нажмите , чтобы закрыть окно Генерация Базы Данных, затем используйте для возврата в главное окно. Запустите расчет, нажав СТАРТ в списке ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru , mail: info@artech-eng.ru 38 Ход процесса расчета наблюдайте в Файле Сообщений, убедитесь, что опция выбрана. 4.8. Постпроцессор После завершения расчета для просмотра результатов нажмите . В действительности эта часть – полное кольцо, так что было бы полезно иметь возможность посмотреть его полностью в постпроцессоре. Для создания объекта 1/16 часть должна быть отражена по плоскостям симметрии. Нажмите кнопку для открытия окна Определение Симметрии (SYMMETRY DEFINITION). Используя мышь, щелкайте по плоскостям симметрии заготовки. Каждый раз будет отображаться отраженная часть заготовки. Повторяйте этот процесс пока не будет видна все заготовка. Этот процесс показан ниже. Как только полная часть показана в окне Экран, закройте Определение Симметрии (SYMMETRY DEFINITION). Переходите по шагам, чтобы наблюдать как деформируется заготовка. Поэкспериментируйте с просмотром различных переменных состояния, например эффективных напряжений. ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru , mail: info@artech-eng.ru 39 После завершения просмотра результатов моделирования, используйте кнопку для возврата в главное окно. После возврата в главное окно нажмите кнопку для выхода из DEFORM-3D ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru , mail: info@artech-eng.ru 40 5. Ковка – Перенос от печи к инструменту 5.1. Введение 5.2. Создание новой задачи 5.3. Установка параметров расчета 5.4. Добавление новых объектов 5.4.1. Заготовка 5.4.2. Верхний штамп 5.4.3. Нижний штамп 5.5. Разбивка заготовки 5.6. Определение граничных условий теплопередачи 5.7. Импортирование материала заготовки 5.8. Сохранение задачи и запуск расчета 5.9. Постпроцессор ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru , mail: info@artech-eng.ru 41 5. Ковка – перенос от печи к инструменту 5.1. Введение В этой и следующих трех лабораторных работах, будет моделироваться горячая ковка. Так как процесс горячий, расчет должен учитывать не только действие ковочной операции, но и передачу тепла, которое происходит. Весь процесс будет разделен следующим образом: - В этой работе моделируется 10 секундный перенос заготовки от печи к штампу. Это только расчет теплообмена. - В работе 6 моделируется 2 секундный период нахождения заготовки на нижнем штампе перед операцией ковки. Это также задача только теплообмена. - В работе моделируется первый удар и два ковочных удара. - В работе 8 будет изменен инструмент и смоделирован секундный ковочный удар. Так как заготовка и штамп осесимметричные процесс может быть смоделирован в 2D. Однако, чтобы далее исследовать симметрию и другие важные понятия 3D, процесс будет смоделирован в 3D с использованием симметрии 1/4 части заготовки и инструмента. 5.2. Создание новой задачи Откройте главное окно DEFORM-3D как и в предыдущих работах. Нажмите кнопку . Для создания новой задачи, примените установки по умолчанию нажав и затем снова . В поле Название Задачи, введите Spike и нажмите кнопку . Будет запушен препроцессор DEFORM-3D. 5.3. Установка параметров расчета Нажмите кнопку для открытия окна Настройки задачи. Измените Заголовок задачи на Spike Forging и Название операции на Transfer from Furnace (перенос от печи). Убедитесь, что Единицы установлены как English и активирована опция Теплопередача. Общее время переноса до штампа 10 секунд. Так как анализируется передача тепла, шаги необходимо определять как функцию от времени, а не хода штампа. Разделим эту операцию на 50 шагов, таким образом каждый шаг будет длиться 0.2 сек. Нажмите для просмотра Управления Шагами. Установите Число шагов расчета в 50, Через сколько шагов сохранять в 10. Измените Задание шагов решения на С постоянным временным шагом в0.2 сек. Когда закончите, нажмите кнопку 5.4. Добавление новых объектов Для моделирования процесса ковки необходимо определить заготовку, верхний и нижний штамп. Для этого расчета мы импортируем все три объекта, несмотря на то, что для переноса от печи технически требуется только заготовка (это сделано для того, чтобы сэкономить время в следующих работах). Нажмите для добавления трех объектов в Дерево Объектов. 5.4.1. Заготовка Выберите Object 1 в Дереве Объектов, нажмите кнопку и измените Название объекта на Billet, Тип Объекта на Пластичный. Так как в начале расчет заготовка достается из печи, ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru , mail: info@artech-eng.ru 42 определим температуру как 2000°F. Определите геометрию заготовки нажав и затем . Геометрия находится в файле Spike_Billet.STL. Используйте кнопки и для проверки геометрии. 5.4.2. Верхний штамп Выберите Object 2 в Дереве объектов, измените Название Объекта на Top Die. Нажмите и импортируйте файл Spike_TopDie1.STL. Используйте кнопки и для проверки геометрии. 5.4.3. Нижний штамп Выберите Object 3 в Дереве объектов, измените Название Объекта на Bottom Die. Нажмите и импортируйте файл Spike_BottomDie.STL. Используйте кнопки и для проверки геометрии. 5.5. Разбивка заготовки В этом расчете заготовка переносится от печи к штампу. Так как заготовка единственный объект который получает или теряет тепло, только он нуждается в сетке. Позже, в процессе нахождения горячей заготовки на нижнем штампе и проведения ковочных операций, инструмент также будет нуждаться в сетке, так как он также буде участвовать в теплообмене. Штамп мы разобьем в следующей лабораторной работе. В DEFORM существует два способа определения сетки – Относительная Сетка (Relativemesh) и Абсолютная Сетка (Absolute mesh). Relative Mesh – Используя относительные настройки сетки, пользователь определяет количество создаваемых твердотельных элементов. Независимо от того какие изменения происходят с деталью, число элементов останется постоянным. Absolute Mesh – Используя абсолютные настройки сетки, пользователь определяет размер элемента и система определяет требуемое количество элементов. С увеличением сложности детали, число элементов может так же увеличиться. Относительная и абсолютная сетки используют Весовые Факторы (Weighting Factors) как распределяются большие и маленькие элементы в объекте. Значения по умолчанию для Весовых Факторов показаны ниже и хорошо работают в большинстве расчетов. Относительная сетка - установка по умолчанию - использовалось при разбивке в предыдущих ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru , mail: info@artech-eng.ru 43 лабораторных работах. Использование абсолютной сетки имеет тенденцию увеличивать точность моделирования, так как заданное разрешение сетки постоянно в ходе расчета. С увеличением сложности детали, увеличивается количество элементов для лучшего описания поверхности детали. Абсолютная сетка будет использоваться, для разбиения заготовки для этого ряда лабораторных работ. Чтобы определять сетку, используя абсолютные установки, пользователь должен определить минимальный размер элемента сетки. Этот наименьший элемент обычно определяется измерением наименьшей особенности на, инструменте, часть которого будет формировать вокруг. Когда процесс имеет несколько операций, как рассматриваемый, для определения сетки должен использоваться наименьший размер инструмента в любой операции, а не только в первой. В этом расчете, при формировании, самая сложная особенность - радиус в основании Верхнего Инструмента, используемого в Ударе 2 (Spike_TopDie2. STL). Вы можете импортировать эту геометрию как новый объект и затем использовать инструмент для измерения радиуса в основании штампа. Это значение примерно 0.08". Обтекание вокруг этого радиуса имел бы хорошее решение, если элементы заготовки были приблизительно половиной этого размера, или 0.04". Это должно использоваться как значение для наименьшего элемента в заготовке. Удалите объект Top Die 2 когда Вы закончите измерения. Blow 1 - Top Die Blow 2 - Top Die Выберете Billet в Дереве Объектов и нажмите кнопку . Нажмите вкладку Настройки. Измените Тип на Абсолютный и установите Минимальный размер элемента в 0.04. Так же установите Коэффициент отношения в 3. После изменения этих настроек, нажмите кнопку . Создана только поверхностная ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru , mail: info@artech-eng.ru 44 сетка. Нажмите кнопку 5.6. Определение граничных условий теплопередачи Для начальной передачи от печи штампа, для заготовки необходимы только тепловые граничные условия. Тепловые граничные условия для штампа, и все условия для границы деформации будут добавляться в более поздних лабораторных работах, когда они будут необходимы. Нажмите кнопку и выберите граничное условие Heat Exchange with Environment (Теплообмен Со Средой). В окне Экран заготовка будет показана выделенными по границам линиями. Температурное граничное условие должно быть определено для всех поверхностей находящихся в контакте с окружающей средой. Заготовка моделируется ¼ частью, и две плоскости симметрии не находятся в контакте с окружающей средой. При определении граничного условия Heat Exchange with Environment (Теплообмен со средой), Кнопка Задать… может быть использована для определения Температуры Окружающей Среды, используемой в этом расчете. Таким образом мы моделируем перенос горячей заготовки от печи к штампу в окружающей среде, имеющей комнатную температуру - 68°F, это настройка по умолчанию. Щелкните по криволинейной, верхней и нижней поверхностям заготовки. Выбранные поверхности окрасятся зеленым. Используйте кнопку для назначения граничного условия для выбранных поверхностей. В списке Граничных условий, Задано добавиться под Heat Exchange with Environment, и когда Задано выбрано, только что созданное граничное условие отображается в окне Экран. |