DEFORM-3D Версия 6.01

Версия 6.01 Лабораторные работы

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

1. Препроцессор 1.1. Создание новой задачи 1.2. Установка параметров расчета 1.3. Загрузка данных объекта 1.4. Управление экраном 1.5. Выбор точки 1.6. Другие кнопки окна Экран (DISPLAY) 1.7. Сохранение задачи 1.8. Выход из DEFORM-3D

2

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

1.

Препроцессор

1.1. Создание новой задачи На unix-машине введите DEFORM3 для запуска DEFORM™-3D. На Windows-машине нажмите кнопку и выберите DEFORM-3D из меню. Откроется главное (MAIN) окно DEFORM-3D, как показано ниже.

Создайте новую задачу выбрав Файл>Новая задача или нажав кнопку Новая задача . Появиться окно Параметры задачи. Используйте установки по умолчанию для запуска препроцессора DEFORM-3D (не используйте ни один из мастеров) и нажмите кнопку

.

3

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Нажмите кнопку директории’.

4

для определения расположения новой задачи как ’В домашней

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

В поле Название задачи, введите Block и нажмите кнопку

.

Будет открыт препроцессор DEFORM-3D. Препроцессор разделен на несколько различных секций называемых Экран, Дерево Объектов и Данные Объектов. Вверху экрана также находится ряд кнопок. Эти кнопки будут описаны, так как они встречаются в лабораторных работах. Наиболее важные из этих кнопок находятся справа вверху. Из-за их важности дается краткое описание каждой: Кнопка Назначение Описание Настройки задачи В этом меню определяются все параметры расчета и критерии остановки. Материал В этом меню определяются свойства материалов. Позиционирование объектов Взаимодействие объектов Генерация базы данных Выход

С помощью этого элемента управления осуществляется позиционирование объектов. В этом меню определяются отношения между объектами. Когда все операции препроцессора выполнены, это меню используется для создания базы данных для расчета. С помощью этой кнопки осуществляется выход из препроцессора и возврат в Главное (MAIN) окно.

5

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Дерево Объектов

Экран Данные Объектов

1.2. Установка параметров расчета Нажмите кнопку для открытия окна Настройки задачи. Измените Заголовок задачи на Block. Убедитесь, что Единицы измерения установлены как English и выбран пункт Деформации (помечен флажком). Для завершения нажмите кнопку

6

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

1.3. Загрузка данных объекта Добавьте объект в задачу, нажав кнопку Добавить объект

внизу Дерева объектов. Измените

Название объекта с Object 1 на Block и нажмите . Установите Тип Объекта – Пластичный (Plastic). В DEFORM поверхность объекта называется геометрия. Для импорта и затем кнопку . геометрии объекта нажмите кнопку Самый общий тип файлов для импорта геометрии в DEFORM-3D – стереолитография -.STL файл. Геометрия для блока находится в файле Block_Billet.STL папке DEFORM3D\V6.01\Labs. Найдите для импорта геометрии в DEFORM. этот файл, выберите его и нажмите кнопку Геометрия прямоугольного блока должна появиться Окне экран. Теперь, когда определена геометрия Блока, может быть сгенерирована конечно-элементная сетка объекта. Нажмите

для открытия окна Управление разбиением сетки.

Нажмите кнопку

, чтобы увидеть как выглядит поверхностная сетка при использовании

настроек по умолчанию. Так как поверхностная сетка выглядит хорошо, нажмите кнопку для завершения процесса построения сетки. Когда построение сетки завершится, объект должен иметь 5000 элементов, которые можно увидеть в Дереве Объектов или в разделе Сводка окна Управление разбиением сетки.

7

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

1.4. Управление экраном Функции управления Окном экран (такие как Переместить, Приблизить\Удалить, Увеличить и Вращать) могут быть активированы с помощью кнопок в верхней части окна препроцессора. Эти функции также имеют простую комбинацию клавиатуры/мыши для быстрого доступа пользователя к этим функциям без дополнительного щелчка мышью по кнопке. Как только вы прочитали об этих функциях, не стесняйтесь использовать их для управления видом Блока в Окне экран. Кнопки Экрана Кнопка Назначение Описание Переместить Объекты в окне Экран могут быть динамически панорамированы вверх, вниз, влево, или вправо с помощью перемещения мыши при удержании левой кнопки. (Быстрый доступ: Shift + Левая кнопка мыши) Приблизить\Удалить Окно Экран может быть динамически увеличено или уменьшено, для этого необходимо удерживать левую кнопку мыши и перемещать указатель вверх или вниз. (Быстрые доступ: Alt + Левая кнопка мыши) Увеличить Часть Экрана может быть увеличена, для это необходимо нажать и удерживая левую кнопку мыши растянуть рамку на всю увеличиваемую область. (Быстрые доступ: Ctrl + Alt + Левая кнопка мыши) Вращение Объекты Экрана могут свободно вращаться при помощи удержания левой кнопки мыши. (Быстрый доступ: Ctrl + 8

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Вращать вокруг оси X Вращать вокруг оси Y Вращать вокруг оси Z

Левая кнопка мыши) Эта кнопка позволяет объектам вращаться вокруг оси X в системе координат Объекта или Экрана. Эта кнопка позволяет объектам вращаться вокруг оси Y в системе координат Объекта или Экрана. Эта кнопка позволяет объектам вращаться вокруг оси Z в системе координат Объекта или Экрана.

При вращении используется система координат Объекта, где вращение вокруг осей (

,

или ) происходит относительно изометрической тройки XYZ в нижнем правом углу окна Экран. Иногда, однако, бывает полезно для вращения объектов использовать систему координат Экрана, где ось Xнаправлена вправо, осьY – вверх, а ось Zот экрана. Для активизации вращения с использованием системы координат экрана,щелкните правой кнопкой мыши в окне Экран и выключите опцию Use object coord for rotation (Использовать координаты объекта для вращения).

Система координат экрана Кнопки ориентации вида Изометрия Вид YZ Вид XZ Вид XY

Ось X направлена от Экрана (+) или внутрь Экрана (-) Ось Y направлена от Экрана (+) или внутрь Экрана (-) Ось Z направлена от Экрана (+) или внутрь Экрана (-)

1.5. Выбор точки Любая точка объекта в Окне экран может быть выбрана для получения соответствующих данных для этой точки. Так же может быть измерено расстояние между двумя точками принадлежащих одному или разным объектам. Кнопки выбора точки Кнопка Назначение Описание Измерить Расстояние между двумя точками может быть измерено щелчком по первой точке и щелчком по второй. Линия измерений будет Выбрать

отображаться на экране пока не будет нажата кнопка Это основной режим экрана – используется для получения информации об узлах и гранях элементов. Это также и режим используемый при измерении.

9

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

1.6. Другие кнопки Окна экран Следующие кнопки также используются при просмотре объектов в окне Экрана: Кнопка Назначение Описание Шейдирование Все объекты отображаются закрашенными без сетки. Сетка Все объекты отображаются не закрашенными с сеткой. Сетка с шейдированием Все объекты отображаются закрашенными с сеткой. Границы поверхностей Показываются только основные линии объекта. Перерисовать Обновляет окна Экран и очищает экран от всех предыдущих измерительных линий. Во весь экран Вписывает все объекты в окно Экран. Предыдущий вид Возвращает к предыдущему виду. Сохранить изображение Захват изображения Экрана с сохранением в файл. Печать Захват изображения Экрана с последующей печатью

1.7. Сохранение задачи Сейчас подходящее время для сохранения данных. Для сохранения данных в ключевом файле необходимо выбрать Файл>Сохранить или нажать кнопку Сохранить сохранена в файле Block.KEY.

. Информация будет

1.8. Выход из DEFORM-3D Если вы хотите продолжать выполнять лабораторную работу 2, то нет необходимости выходить из . DEFORM-3D. Если вы не хотите продолжать выполнять работу 2, нажмите кнопку Выход После этого Вы окажетесь в главном окне, Вы можете выйти из DEFORM-3D выбрав в меню Файл>Выход или нажав

10

. Когда Вас спросят хотите ли Вы выйти, нажмите

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

2. ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТОВ И ПРЕПРОЦЕССОР 2.1. Введение 2.2. Открытие ранее сохраненной задачи 2.3. Импорт инструментов 2.3.1. Верхний инструмент 2.3.2. Нижний инструмент

2.4. Установка перемещения инструмента 2.5. Установка температуры объекта 2.6. Установка свойств материала 2.7. Установка параметров расчета 2.8. Позиционирование объектов 2.8.1. Перемещение мышью 2.8.2. Опускание 2.8.3. Смещение 2.8.4. Интерференция

2.9. Отношения между объектами 2.10. Создание базы данных 2.11. Сохранение задачи 2.12. Выход из DEFORM-3D 11

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

2. ПОЗИЦИОНИРОВАНИЕ ИНСТРУМЕНТОВ И ПРЕПРОЦЕССОР 2.1. Введение Цель данной лабораторной работы в том, чтобы научить Вас основным настройкам расчета в DEFORM-3D.

2.2. Открытие ранее сохраненной задачи Откройте DEFORM как вы делали в предыдущей работе. Когда откроется главное окно, нажмите на паке BLOCK в списке папок с левой стороны экрана и выберете файл BLOCK.KEY в списке файлов. Вы можете видеть, что закладка просмотр содержит снимок задачи, с которой Вы работали ранее. для входа в препроцессор. Нажмите

2.3. Импорт инструментов В предыдущей работе в задачу была импортирована деформируемая заготовка. Теперь необходимо 12

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

импортировать инструменты. Внизу Дерева объектов, нажмите дважды кнопку Добавить объект добавлены объекты 2 и 3.

. В Дерево объектов будут

2.3.1. Верхний инструмент Выберите Object 2 в Дереве объектов и измените Наименование объекта на Top Die. Для определения геометрии верхнего инструмента нажмите кнопку

, а затем

. Перейдите в папку DEFORM3D\V6.01\Labs и откройте файл Block_TopDie.STL. Геометрия верхнего инструмента должна появиться в Окне экран. Является правильным выполнять проверку геометрии объекта после операции импорта в DEFORM для того, чтобы убедиться в том, что геометрия не содержит ошибок. Для проверки геометрии нажмите . Появиться окно Проверка Геометрии, в котором отображается кнопку статистика геометрии объекта. Для объекта, имеющего закрытый объем, должна быть 1 поверхность, 0 свободных граней, и 0 неправильных элементов (как показано ниже). Импортированный как поверхность объект не содержит свободных граней, но имеет 1 грань.

В качестве дополнительной проверки имеет ли импортированная геометрия ошибки, также может быть проверена ориентация геометрии. Если геометрия представляет собой закрытый объем, корректная ориентация должна быть определена так, чтобы нормали к поверхности были направлены от объекта. Когда геометрия не закрытый объем, а просто поверхность, корректная ориентация должна быть определена так чтобы нормали к поверхности были направлены навстречу заготовке. Нажмите кнопку

для просмотра нормалей к поверхностям, и если нормали к

поверхности направлены не корректно, нажмите кнопку

.

2.3.2. Нижний инструмент Выберете Object 3 в Дереве объектов. Нажмите кнопку

и измените Наименование 13

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

объекта на Bottom Die. Импортируйте геометрию нажав кнопку

и затем

. Геометрия находится в файле Block_BottomDie.STL. Используйте кнопки для проверки геометрии и нормалей (нормали должны быть направлены от объекта). Теперь все три объекты должны быть видны в окне Экран.

для правильности направления

2.4. Установка перемещения инструмента Если какой-либо инструмент движется, должны быть определены перемещения. В этом расчете Верхний инструмент должен быть перемещен вниз для сжатия блока.. Нажмите на Top Die в Дереве объектов. Так как этот объект перемещается он должен бы назначен как Главный Инструмент. Для этого необходимо поставить флажок рядом с Главный Инструмент в разделе Данные объекта. Для определения перемещения нажмите кнопку . Инструмент будет перемещаться вниз с постоянной скоростью 1 дюйм/с. Тип перемещения должен иметь значение Скорость. Установите в поле Скорость постоянное значение 1 in/sec. Для этого расчета установленное по умолчанию Направление - -Z является правильным. Что такое ход? Данные хода при Движении Объекта -мера того, как далеко текущийобъект переместился с начала расчетов. В большинстве случаев (кроме использования механической модели пресса) величину хода нужно установить в ноль в начале расчета, она будет изменятся автоматически входе расчета. Любые функции, которые определены как функция хода,относятся к значению хода Главного инструмента.

14

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

2.5. Установка температуры объекта Свойства материалов, такие как напряжение текучести, определяются как функция температуры, таким образом, хотя в данном расчете температура заготовки и не изменяется, она должна быть задана корректно. Когда объекты в первый раз добавляются в Дерево объектов, их температура по умолчанию 68°F или 20°C, это зависит от используемой системы единиц. Это соответствует штамповке при комнатной температуре, это можно проверить при помощи поля Температура в Данных объекта. Для этого расчета, 68°F – корректная температура и не должна быть изменена.

2.6. Установка свойств материала При настройке расчета должны быть определены свойства материалов объектов. Заготовке назначен пластический тип материала, поэтому необходимо определить напряжение пластического течения (flow stress). Дополнительно, если расчет не изотермический (температура изменяется во времени), также требуются термические свойства. Свойства материалов для инструментов не требуются так как они имеют тип Жесткий (недеформируемый) (и расчет изотермический), и поэтому они не подвергаются никакой нагрузке. Нажмите кнопку

, появиться окно Материал. Заготовка в этом расчете должна быть определена

и затем выберите как сталь AISI-1035. Для импорта этого материала нажмите кнопку материал из списка. Материалы разделены на категории, так категория Сталь, будучи выбрана, покажет все имеющиеся стали. Так же, имеется два различных материала AISI-1035 – первый для холодной штамповкиand, а второй для горячей ковки. Так как этот расчет происходит при комнатной температуре, выберите материал ’AISI-1035, COLD’.

для импорта материала в задачу. После выбора материала в списке нажмите кнопку Данные напряжения пластического течения могут быть просмотрены на графикe, при помощи кнопки

следующей за выпадающим списком Flow stress. После завершения просмотра данных

. материала нажмите кнопку В Дереве объектов, Вы можете увидеть что ’AISI-1035, COLD’ добавлен как материал для Блока. 15

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

2.7. Установка параметров расчета Нажмите кнопку , откроется окно Настройки задачи. Нажмите для просмотра настроек временных шагов. Убедитесь, что Номер начального шага установлен как -1. Отрицательный знак показывает, что этот шаг записан препроцессором (шаги решения записанные в базу данных в процессе расчета имеют положительный знак). Установите Число шагов расчета как 20. Исключая преждевременную остановку расчета,расчет продлиться 20 шагов. Установите Через сколько шагов сохранять как 2. Каждый второй шаг решения будет записан в базу данных. Заметьте также, что Главный Инструмент также показан в этом окне. Мы первоначально установили главный инструмент как Верхний инструмент (Top Die), и он будет использоваться для задания настроек останова и шагов. Теперь должен быть определен соответствующий размер шага расчета. Для большинства расчетов размер хода инструмента должен быть установлен приблизительно 1/3 от длины грани типичного элемента. Для определения этой величины может использоваться инструмент Измерение

.

и измерьте длину любой грани элемента заготовки (Вы можете нажать ). Нажмите кнопку Длина грани типичного элемента примерно 0.4". Одна треть от 0.4" примерно 0.13". В секции Задание шагов решения установите С постоянным Перемещением Инструмента как 0.13. Нажмите кнопку для выхода из окна Настройки задачи.

2.8. Позиционирование объектов Откройте окно Позиционирование объектов нажав кнопку . В DEFORM-3D доступны различные методы позиционирования объектов: Объекты могут быть спозиционированы с помощью мыши, перетаскиванием их по окну Экран.

16

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Объекты могут быть опущены в указанном направлении, им разрешается перемещаться и вращаться, пока они не займут положение равновесия относительно других объектов. Этот вид позиционирования очень полезен когда начальное положение объекта неточно указано, например положение заготовки в штампе. Объекты могут быть перемещены в заданном направлении на заданное расстояние. Вектор перемещения задается начальной и конечной точками. При позиционировании интерференцией, объекты при позиционировании перемещаются так чтобы они незначительно пересекались с другими объектами. Объекты могут быть повернуты на заданный угол вокруг любой оси.

2.8.1. Позиционирование перетаскиванием мыши Нажмите кнопку и выберите в качестве позиционируемого объекта Block. В Окне Экран, нажмите на стрелку +Z и перетащите Блок вверх, так чтобы он не касался нижнего инструмента. Звездочка, размещенная рядом со стрелкой +Z показывает что выбрано в настоящий момент. Измените позиционируемый объекта Top Die и используйте стрелку +Z для перемещения его вверх, так чтобы он не контактировал с Блоком, и затем используйте стрелку -Y для размещения объекта так, как показано ниже.

2.8.2. Позиционирование опусканием Для примера позиционирования опусканием, давайте опусти блок на нижний инструмент. Нажмите 17

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

кнопку нажмите

и измените позиционируемый объект на Block. Измените направление на -Z и для выполнения опускания.

2.8.3. Позиционирование смещением В качестве примера позиционирования смещением, давайте передвинем Верхний Инструмент, так и измените чтобы он сел точно на верх Нижнего Инструмента. Нажмите кнопку позиционируемый объект на Top Die. Существует два метода позиционирования смещением: 1) задание вектора расстояния 2) задание начальной и конечной точек перемещения. Оба этих метода могут использовать мышь для указания параметров перемещения. Самый простой способ позиционирования Верхнего Инструмента вверху Нижнего Инструмента состоит в использовании опции Две Точки. Выберите эту опцию и укажите начальную и конечную для начала перемещения. точки , как показано ниже. Нажмите кнопку

18

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

2.8.4. Позиционирование интерференцией Сейчас Верхний Инструмент должен сидеть прямо на Верхнем Инструменте. Давайте используем позиционирование интерференцией для перемещения Верхнего Инструмента назад в правильное положения вверху Блока. Нажмите кнопку . В диалоге позиционирования, позиционируемый объект уже должен быть Top Die. Измените Назначение на Block если это не так. Так как Верхний Инструмент должен быть перемещен вниз до контакта с верхней частью блока, измените Направление Приближения на Z. для позиционирования Верхнего Инструмента. Нажмите кнопку

19

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Замечание: При использовании окна Позиционирование Объектов кнопка может быть использована для возврата объектов в их исходное положение до входа в режим Позиционирования. Для завершения позиционирования и выхода из окна Позиционирование Объектов нажмите кнопку

2.9. Отношения между объектами Нажмите кнопку Взаимодействие Объектов для определения связей между объектами. Так как отношения еще не определены, появиться всплывающее окно, спрашивающее, хотите ли чтобы . были созданы отношения по умолчанию. Нажмите Появиться окно Взаимодействие Объектов с двумя определенными связями. Связи в DEFORM определяются в отношении Главный – Подчиненный объект. В этом расчете, деформируемая заготовка размещена между двумя жесткими инструментами. Жесткие инструменты определяются как Главные объекты, а деформируемая заготовка как Подчиненный объект. Для каждого отношения может быть определен ряд свойств (коэффициент трения и коэффициент теплопередачи). Так как в этом расчете не учитывается передача тепла, требуется определить только коэффициент трения. для редактирования отношения. В Выделите первое отношение и нажмите кнопку разделе экрана трение находится выпадающий список, содержащий несколько значений условий трения, характерных для большинства процессов деформирования. Так расчет происходит при комнатной температуре, и инструменты стальные, используйте выпадающий список для выбора пункта Холодное Деформирование (стальные инструменты) (Cold forming (steel dies)). Автоматически будет выбрано значение коэффициента трения равное 0.12. Нажмите кнопку для возврата в главное окно Взаимодействие Объектов

20

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Теперь отношение Верхний Инструмент (Top Die) – Блок (Block) определено, необходимо определить отношение между Нижним Инструментом (Bottom Die) и Блоком (Block). Так условия трения между заготовкой и обоими инструментами одинаковы, кнопка . Может быть использована для копирования свойств первого отношения во все остальные. После этой операции, оба отношения будут иметь коэффициент трения равный 0.12.

После определения отношений необходимо создать контактные поверхности между объектами. Когда создается контакт, любые узлы деформируемого (Подчиненного) объекта попадающие на 21

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

инструмент (Главный объект) с определенной погрешностью помещаются на поверхность инструмента. Перед созданием контакта, нам необходимо определить разумное значение точности . Большое значение точности может привести к тому, что слишком много узлов попадет в контакт с поверхностью инструмента, что может разрушить сетку заготовки. Маленькое значение точности может привести к тому что некоторые узлы не попадут в контакт и контакт не будет создан. При нажатии на кнопку в разделе Погрешность, DEFORM определит разумное значение точности. Будет вычислено значение точности равное 0.0112" и автоматически помещено в программу. После того как значение точности установлено, нажмите кнопку для создания контактных поверхностей между объектами. Будет создан контакт между Блоком и обоими инструментами, и этот контакт будет отображен в окне Экран как цветные точки на верхней и нижней поверхности Блока. Замечание: Если было использовано слишком большое значение точности при создании контакта и сетка заготовки разрушена, кнопка может отменить создание контакта. После того, как контакт создан, нажмите кнопку для закрытия окна Взаимодействие Объектов.

2.10. Создание базы данных После завершения настройки задачи последний шаг – создание файла базы данных. Ядро FEM (часть DEFORM™ производящая решение) использует файл базы данных для сохранения конечноэлементного решения задачи. Когда Вы создаете файл базы данных в препроцессоре DEFORM, все информация определенная в препроцессоре (такая как свойства материалов, управление перемещением, геометрия объектов, и т.д.) переносится в файл базы данных. Нажмите кнопку для открытия окна Генерация базы данных. Нажмите кнопку чтобы программа выполнила проверку правильности установок задачи. В ходе процесса проверки: указывает на данные которые должны быть установлены до запуска расчета (например, когда Вы забываете указывать свойства материалов). указывает на данные, которые, как думает программа, являются необычными или неправильными. База данных может быть создана даже при наличии нескольких полей с , но пользователь должен убедиться в том, что каждый из них не влияет на расчет. В этом расчете, появляется рядом с полем Компенсация Объема (Volume Compensation). Этот параметр будет рассмотрен в следующих лабораторных работах, а на ход текущего расчета этот параметр влияния не оказывает. Нажмите кнопку программа закончит запись базы данных нажмите кнопку

для создания базы данных. Когда .

2.11. Сохранение задачи База данных задачи (Block.DB) была создана, она необходима для запуска расчета. Является хорошей практикой также сохранять ключевой файл задачи. Нажмите кнопку Сохранить данные будут сохранены в ключевом файле Block.KEY. Нажмите кнопку 22

,

для возврата в главное

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

окно DEFORM 3D.

2.12. Выход из DEFORM-3D Если вы продолжаете выполнять лабораторную работу 3, нет необходимости выходить из DEFORM3D. Если вы не хотите продолжать выполнять работу 3, вы можете выйти из DEFORM-3D нажав кнопку

. Когда Вас спросят

нажмите кнопку

.

3. Расчет ковки и постпроцессор 3.1. Введние 3.2. Открытие ранее сохраненной задачи 3.3. Запуск расчета 23

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

3.4. Обработка результатов 3.4.1. Выбор шага 3.4.2. Переменные состояния 3.4.3. Слежение за точкой 3.4.4. Разрезы объектов

3.5. Выход из DEFORM-3D

3.

Расчет ковки и постпроцессор

3.1. Введение Эта лабораторная работа посвящена запуску расчета и обработке результатов в постпроцессоре DEFORM™-3D.

3.2. Открытие ранее сохраненной задачи Если DEFORM еще не открыт, откройте его, как Вы делали в предыдущих работах. Когда будет открыто главное окно нажмите на папку BLOCK в списке папок и выберите файл BLOCK.DB в списке файлов.

3.3. Запуск расчета Теперь Вы можете начать расчет нажав СТАРТ в списке 24

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

За ходом расчета можно наблюдать с помощью файла Сообщений. Нажмите на закладку Сообщения для просмотра Файла Сообщений. Как только выбрана (установлена по умолчанию). опция Файл Сообщений обновляется каждые несколько секунд. Файл сообщений дает информацию о каждом шаге расчета, а также о том как хорошо идет расчет. Как только расчет завершиться в конец Файла Сообщений будет добавлено сообщение:

3.4. Обработка результатов После того как расчет будет завершен нажмите на Будет запушен постпроцессор DEFORM-3D

под

.

25

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

3.4.1. Выбор шага Для выбора шага для просмотра предназначено выпадающее меню, расположенное в вверху окна. Для выбора шага используйте следующее выпадающее меню.

может быть использована для открытия окна Список Шагов (STEP LIST), которое Кнопка позволяет пользователю получить доступ к более подробным установкам управления шагами. Следующие ниже кнопки также позволяют выбирать шаги расчета: Первый шаг Один шаг назад 26

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Играть назад Остановить проигрывание Играть вперед Один шаг вперед Последний шаг Пройдите по шагам для просмотра деформации заготовки.

3.4.2. Переменные состояния Некоторые из наиболее часто используемых переменных могут быть просмотрены с использованием выпадающего меню Параметры в верху окна.

Выберите Эффективные Деформации (Strain—Effective) из списка для просмотра накопленных заготовкой деформаций. Нажмите кнопку

для открытия окна Параметры, и выберите опцию Масштабирования

. Эта опция использует минимальные и максимальные значения эффективных (Scaling) деформаций как экстремумы на цветном баре. Пройдите по шагам для просмотра накопленной деформации. Выпадающий список Параметры показывает только некоторые переменные из тех, что могут быть построены. Для доступа ко всем переменным используйте кнопку

.

3.4.3. Слежение за Точкой В DEFORM возможно наблюдать за точкой объекта на протяжении всего расчета. Возможно не только отслеживать положение точки, но и наблюдать за переменными состояния в этой точке. Для открытия окна Отслеживание точек нажмите кнопку . Мы хотим определить несколько точек на недеформированной геометрии и посмотреть где они окажутся в процессе деформации. Для просмотра недеформированной геометрии нажмите кнопку

для просмотра первого шага

расчета. Теперь укажите три точки на заготовке (как показано ниже) и нажмите кнопку

.

27

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Примените настройки Слежения (Tracking Option) по умолчанию и нажмите . Если эффективные деформации были включены в окне Экран, тогда перемещение точек будет показано на диаграмме эффективные деформации во времени, и в дереве Объектов будет добавлено: Если во время слежения за точками не было выбрано отображения переменных состояния в Дереве Объектов отобразиться следующее: Когда происходит выбор из выпадающего списка переменных состояния, в окне Экран отображается график слежения для трех выбранных точек. для перехода по шагам. Вы можете наблюдать как изменяется график захвата Нажмите кнопку точек с изменением шага. Нажмите кнопку для остановки воспроизведения. Теперь щелкните где-нибудь на графике Слежение За Точкой – выбранный шаг будет показан в окне Экран.

28

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

3.4.4. Разрезы объектов В DEFORM-3D возможно разрезать объекты и просматривать различные переменные состояния для этих объектовt. Давайте сначала скроем графики Отслеживаемых точек, для этого необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши по Point Tracking в Дереве Объектов и выбрать опцию Скрыть слежение за точкой (Hide PointTracking).

для открытия окна Разрез. Объекты могут быть разрезаны несколькими Нажмите кнопку различными способами. Объекты в окне Экран имеет желтый прямоугольник вокруг себя. Щелчком по вертикальному ребру коробки может быть создана горизонтальная плоскость разреза. Щелчком по горизонтальному ребру коробки может быть создана вертикальная секущая плоскость. Щелкните желтую коробку в произвольном месте для эксперементирования с настройками плоскостей разреза.

29

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Плоскости разреза определяются точкой на плоскости и нормалью к этой плоскости. Они определяются в окне Разрез (SLICING) как P (Point) - Точка и N (Normal) - Нормаль. Объекты также могут быть разрезаны выбором X, Y, или Z координаты точки и передвижением ползунка увеличивать или уменьшать координату. Как только координата изменяется разрез так же динамически изменяется. Щелкните X координату Точки, как показано ниже, и затем передвигайте ползунок получения разреза объектов.

Для определения вида разрезанных поверхностей доступны несколько вариантов.

30

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

3.5. Выход из DEFORM-3D Когда закончите выйдите из постпроцессора, нажав кнопку . После возврата в главное окно, для выхода из DEFORM-3D нажмите

.

31

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

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

32

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

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 DEFORM-3D.

. Будет запущен препроцессор

4.3. Создание новых объектов Для моделирования ковки квадратного кольца необходимы только заготовка и верхний штамп. 33

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Нижний штамп не нужен, как симметричный. Нажмите кнопку Объектов 1 и 2. Выберите Object 1 в Дереве Объектов. Нажмите кнопку

дважды для добавления и измените название объекта

на Billet, а тип объекта на пластичный.Определите геометрию заготовки нажав затем

. Геометрия находится в файле SquareRing_Billet.STL. Используйте и

кнопки

для проверки геометрии.

Выберите Object 2 в Дереве Объектов. Нажмите кнопку Die. Нажмите кнопку

и измените имя объекта на Top

и импортируйте файл SquareRing_TopDie.STL. и

Используйте кнопки Кнопка

,а

для проверки геометрии.

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 для умолчанию. Так как сетка поверхности выглядит хорошо, нажмите кнопку 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.

34

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

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.

для добавления этого граничного условия. Это плоскость симметрии Нажмите кнопку 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:

35

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

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 . Используйте выпадающий список и Определите трение для отношения нажав кнопку 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: 36

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

1) Выделить Top Die в Дереве Объектов и нажать кнопку дюйм/с в направлении -Z.

. Определите скорость как 1

для определения материала заготовки. Нажмите 2) Нажмите кнопку материал ’AISI-1045, COLD’ из категории стали. 3) Нажмите кнопку

и выберите

для открытия окна Настройки задачи. Измените Название операции на

и установите Число шагов расчета в 30 и Через сколько Square Ring. Нажмите кнопку шагов сохранять в 2. Установите Главный Инструмент как Top Die. и измерьте длину грани Для определения подходящего размера шага, нажмите кнопку 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 проверки задачи. Предупреждение будет только для Компенсации Объема (Volume Compensation) – игнорируйте его. Создайте базу данных, нажав После создания Базы Данных нажмите затем используйте .

для

.

, чтобы закрыть окно Генерация Базы Данных,

для возврата в главное окно. Запустите расчет, нажав СТАРТ в списке

37

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

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.

38

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

После завершения просмотра результатов моделирования, используйте кнопку главное окно. После возврата в главное окно нажмите кнопку

для возврата в

для выхода из DEFORM-3D

39

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

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

40

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

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 создания новой задачи, примените установки по умолчанию нажав

. Для

и затем снова

. В поле Название Задачи, введите Spike и нажмите кнопку препроцессор DEFORM-3D.

. Будет запушен

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. для просмотра Управления Шагами. Установите Число шагов расчета в 50, Нажмите Через сколько шагов сохранять в 10. Измените Задание шагов решения на С постоянным временным шагом в 0.2 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, 41

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

определим температуру как 2000°F. Определите геометрию заготовки нажав

и

. Геометрия находится в файле Spike_Billet.STL.

затем

и

Используйте кнопки

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 42

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

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 для измерения радиуса в геометрию как новый объект и затем использовать инструмент 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

. Нажмите вкладку Настройки. Выберете Billet в Дереве Объектов и нажмите кнопку 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 43

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

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. и выберите граничное условие Heat Exchange with Environment Нажмите кнопку (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.

44

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

5.7. Импортирование материала заготовки Нажмите кнопку для открытия окна Материал. Используйте кнопку для загрузки AISI-1025(1800-2200F) в задачу. Это материал для заготовки. Материал для штампа не требуется и будет загружен в следующей работе.

5.8. Сохранение задачи и запуск расчета Теперь , когда настройка задачи завершена, выберете Файл>Сохранить как… и сохраните данные в файл Spike_FurnaceTransfer.KEY. Далее, нажмите кнопку

для открытия окна Генерация

для того, чтобы убедиться в том, что при настройке задачи. базы данных. Нажмите Так как в этом расчете не требуется никаких отношений между объектами, появиться , игнорируйте его. Мы создадим эти отношения в следующей работе, когда 45

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

заготовка начнет находиться между инструментами. Нажмите кнопку

для создания

для возврата в главное окно. базы данных этой задачи. После создания, используйте . Наблюдайте заходом решения просматривая Запустите расчет, нажав СТАРТ в списке Файл Сообщений.

5.9. Постпроцессор Когда расчет закончится, нажмите

. Будет запушен постпроцессор DEFORM-

и выберите Температура (Temperature) как переменную и как 3D. Нажмите кнопку Опцию масштабирования. Так же щелкните правой кнопкой на Цветовой Полосе (Color Bar) в окне Экран и выберите Тemperature (Температура) как тип Цветовой полосы. Это даст более понятную цветовую схему просмотра распределения температуры.

46

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

State Variable menu

Temperature ColorBar Type

Переходите по шагам расчета и наблюдайте как меняется цвет Заготовки, когда она охлаждается при переносе от печи к штампу. Когда закончите, нажмите

для возврата в главное окно.

6. Ковка – Задержка на нижнем штампе 6.1. Введение 6.2. Открытие предыдущего расчета 6.3. Разбивка инструмента и Температурные Граничные Условия 6.3.1. Верхний штамп 6.3.2. Нижний штамп

6.4. Импортирование материала штампа 6.5. Позиционирование заготовки 6.6. Отношения между объектами 6.7. Установка параметров расчета 6.8. Сохранение задачи и запуск расчета 6.9. Постпроцессор 47

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

6. Ковка – Задержка на нижнем штампе 6.1. Введение В работе 5 заготовка была перенесена от печи к штампу. Когда заготовка помещается в штамп она находится на нижнем штампе 2 секунды перед ковкой. Эта задержка будет смоделирована в этой работе. Последний шаг предыдущего расчета (шаг - соответствующий концу переноса от печи) будет загружен в препроцессор и будет настроена операция задержки.

6.2. Открытие предыдущего расчета Главное окно DEFORM-3D уже должно быть открыто. Выберите файл Spike.DB в списке файлов и нажмите для запуска препроцессора. Программа спросит – какой шаг базы данных вы хотите загрузить, выберите шаг 50 и нажмите .

Шаг 50 будет загружен в препроцессор. Пользователь может убедиться, что Заготовка имеет температурный градиент предыдущего расчета 48

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

с помощью просмотра с разделе поля Температура, которое имеет значение не 68°F, а примерно 1833 ~ 1989. Также температурный градиент может быть просмотрен в препроцессоре, нажатием на кнопку

, а затем на кнопку

На вкладке Температурные, кнопка Plot Variable (Отобразить Переменную) , следующая за Температура Узла (NodeTemperature) используется для просмотра распределения температуры в заготовке.

6.3. Разбивка штампа и температурные граничные условия Так как заготовка будет взаимодействовать со штампом, необходимо продумать температуру штампа. В DEFORM-3D, температура штампу может быть назначена двумя различными способами: 1) Штампу может быть назначена постоянная температура, которая не будет менять в ходе расчета. Когда используется этот способ, разбивка на штампе не требуется и температура задается в штампа разделе 2) Штамп может иметь температурное поле, которое изменяется ходе расчета. Это наиболее точный из двух способов, но на штампе необходимо наличие сетки. Этот способ и будет использоваться в этой работе.

6.3.1. Верхний штамп Выберите Top Die в Дереве объектов. Штамп моделируется подогретым, так что измените 49

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Температуру с 68°F на 300°F. Нажмите кнопку настройки по умолчанию, нажмите

для создания сетки используйте

. Когда разбивка закончится нажмите кнопку

и выберите граничное условие Теплообмен со Средой (Heat Exchange with Environment). Выберите верхнюю поверхность, внутреннюю и внешнюю криволинейные поверхности, они окрасятся зеленым в Окне экран. Затем используйте кнопку назначения граничного условия этим граням.

для

6.3.2. Нижний штамп Выберите Bottom Die в Дереве объектов. Измените Температуру с 68°F на 300°F и нажмите

кнопку

. Как и для Top Die, используются настройки по умолчанию нажмите

.

Когда разбивка закончится, нажмите кнопку .Выберите граничное условие Теплообмен Со Средой (Heat Exchange with Environment), выберите все грани, исключая плоскости симметрии. Используйтекнопку для назначения граничного условия

.

6.4. Импортирование материала штампа Нажмите кнопку для открытия окна Материал. Используйте кнопку для загрузки AISI-H-13, как материала для штампа. В окне Библиотека Материалов (MATERIAL LIBRARY) 50

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

кнопка может быть использована для просмотра дополнительной информации о выбранных данных. Как показано в поле Описание (Descriptions), температура штампа находится в диапазоне, определенном для H-13. Температурный диапазон отображается в имени материала (1450F - 1850F) это диапазон для напряжения пластического течения, и так как штамп моделируется как жесткий, нас не интересует напряжение пластического течения.

Теперь материал H-13 необходимо назначить штампу. Выберите один из штампов в Дереве нажата. Объектов и убедитесь, что кнопка Нажмите вкладку Задано и перетащите мышью материал H-13 в поле Название.

Сделайте также для назначения H-13 другому штампу.

6.5. Позиционирование заготовки Заготовку необходимо спозиционировать на Bottom Die. Нажмите кнопку

и выберите

. Измените Позиционируемый Объект на Billet и Относительно на Bottom Die. 51

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Измените Направление на -Z и затем нажмите

.

6.6. Отношения между объектами Необходимо определить отношение между заготовкой и штампом. Нажмите кнопку для открытия окна Взаимодействие объектов. Когда Вас спросят хотите ли Вы чтобы были добавлены отношения по умолчанию - нажмите

. Выберите отношение Bottom Die - Billet и

. Так как в этом расчете учитывается только теплообмен, изменения нажмите кнопку требуются только на вкладке Температурные, а не на вкладке Деформации. Выберите Свободное Положение (Free resting) из выпадающего списка.

Вернитесь в окно Взаимодействие объектов, используйте кнопку подходящей погрешности и затем нажмите кнопку создан контакт между Billet и Bottom Die.

для определения

для создания контакта. Будет

6.7. Установка параметров расчета Нажмите кнопку для открытия окна Настройки задачи. Измените Название операции на Dwell (Задержка) и Номер операции на 2. Заготовка покоится на Bottom Die 2 секунды. Используем тоже время шага -0.2 сек - что и в предыдущей работе, всего необходимо 10 шагов. Нажмите и измените Число шагов расчета на 10 и Через сколько шагов сохранять на 5. Заметьте, что Номер начального шага теперь -51. Этот расчет –продолжение расчета переноса от печи (Шаги -1 to 50), и будет добавлен в конец базы данных Spike.DB, так что оба расчета будут находиться в одном файле. Нажмите кнопку когда закончите.

6.8. Сохранение задачи и запуск расчета Теперь настройка завершена, выберите Файл>Сохранить как… и сохраните данные в файле Spike_Dwell.KEY. Далее, нажмите кнопку

для открытия окна Генерация базы данных.

для проверки правильности настройки. Так как Заготовка и Top Die не Нажмите взаимодействуют в течении операции Задержка (Dwell), сообщение можно игнорировать. Нажмите данных используйте кнопку 52

для создания базы данных задачи. После создания базы для возврата в главное окно.

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Запустите расчет, нажав СТАРТ в списке Файла Сообщений.

. Наблюдайте за ходом расчета с помощью

6.9. Постпроцессор Когда расчет закончен, нажмите

под

. Нажмите кнопку

для открытия окна Список Шагов (STEP LIST), нажмите для просмотра всех шагов. Для лучшего просмотра охлаждения заготовки на штампе, выберите Billet в Дереве объектов нажмите кнопку Режим одного объекта (Single object mode) . В окне Экран будет отображена только заготовка. Выберите Температура (Temperature) из выпадающего списка Переменные Состояния (State Variable) и нажмите правой кнопкой мыши на Цветовой Полосе (Color Bar), выберите Temperature как тип Цветовой Полосы. Переходите по шагам расчета для просмотра температуры заготовки. На Шаге -51 заготовка сдвигается вниз и помещается на нижний штамп. Заметьте как основание заготовки охлаждается начиная с –51 шага до 60 шага за счет контакта с более холодным штампом. Включите Bottom Die и посмотрите изменение его температуры. Наблюдайте как штамп нагреется за 2 секунды.

Когда закончите, нажмите

для возврата в главное окно. 53

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

7. Ковка – Удар 1 7.1. Введение 7.2. Открытие предыдущего расчета 7.3. Установка параметров расчета 7.4. Позиционирование Верхнего Штампа 7.5. Определение Граничного Условия Деформации 7.5.1. Заготовка 7.5.2. Верхний штамп 7.5.3. Нижний штамп

7.6. Установка перемещения штампа 7.7. Повторная установка отношений между объектами 7.8. Сохранение задачи и запуск расчета 7.9. Постпроцессор

54

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

7. Ковка – Удар 1 7.1. Введение В предыдущих работах заготовка подверглась переносу от печи и задержке на нижнем штампе. Последний шаг Задержки будет загружен в препроцессор и настроена первая ковочная операция.

7.2. Открытие предыдущего расчета Главное окно DEFORM-3D должно быть открыто. Выберите файл Spike.DB в списке файлов и нажмите для запуска препроцессора. Выберите и загрузите 60 шаг и нажмите

.

7.3. Установка параметров расчета Нажмите для входа в Настройки задачи. Измените Название операции на Forging Blow 1 и Номер операции на 3. Включите Деформирование, так чтобы также была включена Теплопередача. для просмотра сетки, используйте инструмент для измерения длины Нажмите кнопку наименьшего элемента заготовки. Эта длина примерно 0.06". Ход штампа должен составлять примерно 1/3 - 1/2 от этого значения или примерно 0.025". Мы хотим чтобы верхний штамп сжал заготовку на 0.75" за эту ковочную операцию. Для этого необходимо 30 шагов. Замечание: Пользователь может использовать кнопку Перерисовать экрана от линий измерений.

для отчистки

Нажмите кнопку и установите Число шагов расчета в 30 и Через сколько шагов сохранять в 5. Измените Главный Инструмент на Top Die, так как Top Die перемещается, и под Задание шагов решения установите С постоянным перемещением инструмента в 0.025".

7.4. Позиционирование Верхнего Штампа Нажмите

для открытия окна Позиционирование Объектов и выберите

. Измените 55

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Позиционируемый Объект на Top Die и Относительно на Billet. Измените Направление на –Z. Нажмите .

7.5. Определение Граничных Условий Деформации В двух предыдущих расчетах моделировался только теплообмен. Таким образом, определены только граничные условия теплообмена. В этой работе будут моделироваться деформации, т.е. все граничные условия должны быть переопределены.

7.5.1. Заготовка Выберите Billet в Дереве Объектов и нажмите кнопку . Выберите Плоскость Симметрии (Symmetry plane) и ,затем, выберите одну из плоскостей симметрии заготовки мышью (узлы подсветятся красным). Нажмите для применения граничного условия выбранной поверхности. Проделайте тоже самое для остальных поверхностей симметрии. В списке BCC должны быть определены два граничных условия.

7.5.2. Верхний штамп Так как штампы жесткие, они немного отличаются от деформируемых объектов. Для деформируемых объектов, таких как заготовка, симметрия определяется для их Сетки (Mesh). Для жестких объектов, таких как наши штампы, симметрия определяется для их Геометрии (Geometry). Выберите Top Die в Дереве Объектов и нажмите кнопку . Выберите вкладку Поверхности симметрии и, затем, выберите обе плоскости симметрии, так чтобы они стали подсвечены зеленым.

7.5.3. Нижний штамп Выберите Bottom Die в Дереве Объектов и нажмите кнопку . Выберите вкладку Поверхности симметрии и затем щелкните обе плоскости симметрии, так чтобы обе они стали окрашены зеленым.

56

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

7.6. Установка перемещения штампа Выберите Top Die в Дереве Объектов и нажмите кнопку секунду в Направлении -Z.

. Установите Скорость 2 дюйма в

7.7. Повторная установка отношений между объектами Нажмите для открытия окна Взаимодействие объектов. Необходимо определить трение между заготовкой и штампом, так как теперь моделируется деформация. Так же необходимо изменить Температурные данные на Коэффициент Теплообмена Формовки (Forming heat transfer coefficient) вместо Коэффициента покоя (Free resting coefficient), использованного в предыдущей работе. . На вкладке Деформации , Выберите первое отношение в таблице и нажмите используйте выпадающий список трение для выбора Hot forging (Горячая ковка). На вкладке Температурные, используя выпадающий список, выберите Формовка (Forming) в качестве коэффициента теплообмена. Вернитесь в окно Взаимодействие объектов. Нажмите

для изменения других отношений на эти настройки.

для определения подходящей погрешности и нажмите Используйте контакта. Между заготовкой и обоими штампами будет создан контакт.

для создания

57

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

7.8. Сохранение задачи и запуск расчета Выберите Файл>Сохранить как… и сохраните данные как Spike_Blow1.KEY. Далее, нажмите для открытия окна Генерация базы данных. Нажмите Компенсация объема (Volume Compensation warning)

. Игнорируйте предупреждение

нажмите

для создания базы данных.

После создания базы данных, нажмите для возврата в главное окно и запустите расчета нажав СТАРТ. Наблюдайте за ходом расчета с помощью Файла сообщений.

7.9. Постпроцессор Когда расчет завершится, нажмите на просмотра

. Нажмите

. Выберите Billet в Дереве объектов, нажмите

и выберите все шаги для для отображения обоих

для просмотра контакта между заготовкой и штампов прозрачными, нажмите кнопку инструментом. Перемещайтесь по шагам, обратите внимание на ковочные шаги с -61 по 90. Посмотрите Температуру (Temperature) и Эффективные Деформации (Effective Strain). В зависимости от просматриваемых переменных вы можете переключаться между геометрией и сеткой на инструменте. Когда смотрите температуру, градиент сетка/температура на штампе может быть отображен с помощью кнопки

Show Mesh (Показать сетку) (и также нажав на кнопку

Show Geo (Показать геометрию) можно отключить геометрию). Так же при просмотре переменных, таких как Эффективные Деформации, интересуют только деформируемые объекты, вместо сетки, вероятно, должна быть отображена геометрия.

58

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Величина усилия, требуемого для деформации объекта – важный параметр – может быть получена из расчета. Нажмите кнопку вверху экрана. Когда появиться окна График, измените настройки так, чтобы был выбран только Top Die, для оси X установите Перемещения, для оси Y установите Z Load. Нажмите появиться прозрачная кривая Load-Stroke (Усилие-Перемещение) поверх других объектов Окна экрана

59

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

При выборе различных шагов, полоса на кривой Load-Stroke выделяет текущий шаг и на графике показывается нагрузка для этого шага. Так же, точка на графике может быть выбрана мышью и отображаемый шаг автоматически измениться, так чтобы соответствовать этой точке на графике.

60

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Когда закончите, нажмите

для возврата в главное окно.

8. Ковка – Замена штампа и Удар 2 8.1. Введение 8.2. Открытие предыдущего расчета 8.3. Изменение Верхнего Штампа для второго удара 8.4. Определение новых граничных условий для Верхнего Штампа 8.5. Позиционирование Верхенего Штампа 8.6. Переопределение контакта 61

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

8.7. Установка параметров расчета 8.8. Сохранение задачи и запуск расчета 8.9. Постпроцессор

8. Ковка – Замена штампа и Удар 2 8.1. Введение Была расчитана первая ковочная операция, теперь смоделируем вторую ковочную операцию, для которой потребуется другой штамп. Для второй ковочной операции будет импортирована новая геометрия и произведена настройка задачи.

8.2. Открытие предыдущего расчета Главное окно DEFORM-3D должно быть открыто. Выберите файл Spike.DB в списке файлов, нажмите для запуска препроцессора . Выберете последний шаг первой ковочной операции – Шаг 90. Нажмите кнопку

8.3. Замена Верхнего Штампа для второго удара Необходимо заменить геометрию и сетку верхнего штампа. Выберите Top Die в Дереве объектов, нажмите и удалите сетку, нажав штампа удалена, но геометрия все еще остается.

. Старая сетка Верхнего

и импортируйте геометрию из файла Spike_TopDie2.STL. Нажмите Новая геометрия Верхенего Штампа отобразиться в окне Экран. Для построении сетки нового 62

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

штампа используйте установки по умолчанию, нажмите

и затем

. Нажмите

и определите материал для нового верхнего штампа как H-13.

8.4. Определение новых граничных условий для верхнего штампа Так как верхний штамп изменен, необходимо переопределить граничные условия теплообмена и деформации для новой геометрии. , выберите вкладку Поверхности симметрии, выберите обе Деформации: нажмите плоскости симметрии так, чтобы они окрасились зеленым. Теплообмен: нажмите и выберите Теплообмен с окружающей средой (Heat Exchange with Environment). Выберите все поверхности верхнего штампа, за исключением плоскостей симметрии и нажмите

для применения граничного условия.

8.5. Позиционирование Верхнего Штампа Нажмите и выберите . Измените Позиционируемый Объект на Top Die и . Относительно на Billet. Измените Направление на -Z и нажмите После позиционирования появиться следующее сообщение:

Нажмите

для удаления контакта между Заготовкой и старым штампом.

8.6. Переопределение контакта Так как геометрия верхнего штампа изменена, необходимо заново создать контакт между заготовкой и верхним штампом. Нажмите для открытия окна Взаимоотношение объектов, нажмите

для установки подходящей точности. Нажмите

.

8.7. Установка параметров расчета Нажмите для входа в Настройки задачи. Измените Название Операции на Forging Blow 2 и Номер Операции на 4. Мы хотим, чтобы Верхний Штамп прошел 0.25" за вторую ковочную операцию. 63

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Нажмите и установите Число шагов расчета в 10. Установите остальные параметры так, чтобы 10 шагов были пройдены из условия 0.025 дюйма за шаг.

8.8. Сохранение задачи и запуск расчета Выберите Файл>Сохранить как… и сохраните данные в файле Spike_Blow2.KEY. Далее, для открытия окна Генерация базы данных. Нажмите кнопку . нажмите Игнорируйте Предупреждение компенсация объема (Volume Compensation), нажмите . для возврата в главное окно. Запустите расчет, нажав После создания базы данных нажмите СТАРТ. Наблюдайте за ходом расчета с помощью Файла Сообщений.

8.9. Постпроцессор Когда расчет закончится, нажмите

. Нажмите

и просмотрите (все шаги)

. Пройдите по шагам, обратите внимание на вторую ковочную операцию, шаги с -90 по 100. для просмотра того, как контактируют объекты в этом расчете. Так же Используйте кнопку исследуйте температуру, эффективные деформации и зависимость нагрузки о хода штампа.

Когда закончите, нажмите

64

для возврата в главное окно.

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

9. Анализ напряженного состояния инструмента 9.1. Введение 9.2. Создание новой задачи 9.3. Загрузка шага базы данных 9.4. Установка параметров расчета 9.5. Добавление дополнительных инструментов и удаление заготовки 9.5.1. Заготовка 9.5.2. Верхний штамп 9.5.3. Нижний штамп 9.5.4. Объект 4 9.5.5. Объект 5

9.6. Определение отношений между объектами 65

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

9.7. Сохранение задачи и запуск расчета 9.8. Постпроцессор

9. Анализ напряженного состояния инструмента 9.1. Введение Цель данной работы запуск расчета анализа напряженного состояния инструмента. Когдаанализ напряжения делается только на одном инструменте, одного шага моделирование достаточно для получения точных напряжений. Когда анализ напряжения делается насборных штампах, где есть взаимодействие между инструментами, обычно необходимболее чем один шаг для того, чтобы получить состояние равновесия при прикладываемой нагрузке. В типичном расчете напряжения штампа, обрабатываемая деталь удаляется, а силы скоторыми деталь действует на штамп интерполируются на инструмент. В этой работетакже будет смоделирована горячая посадка.

9.2. Создание новой задачи Нажмите

для создания новой задачи. Назовите задачу DieStress.

9.3. Загрузка шага базы данных Мы бы хотели выполнить анализ нагружения штампа в момент окончания первой ковочной . Для загрузки Spike.DB (находится в операции (Работы 5 - 8) ). Используйте кнопку Импорт БД папке Problem\Spike). Загрузите Шаг 90, который соответствует окончанию Удара 1.

9.4. Установка параметров расчета Нажмите для входа в Настройки задачи. Измените Заголовок задачи и Название операции на Die Stress и установите Номер Операции в 1. Убедитесь, что установлены единицы измерения English, Деформирование включено, а Теплопередача выключена. 66

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

В расчет будут добавлены два суппорта, которые взаимодействуют с верхним и нижним штампами. Так как будет взаимодействие между набором инструментов, требуется более одного шага расчета, чтобы было достигнуто равновесие. Установите Номер начального шага в -1, Число шагов расчета в 6 и Через сколько шагов сохранять в 1. Установите Задание шагов решения в С постоянным временнм шагом в 1 сек.

9.5. Добавление дополнительных инструментов и удаление заготовки Используйте для добавления двух дополнительных объектов (Объект 4 и 5) Дерево Объектов. Следуйте приведенным ниже инструкциям для каждого объекта.

9.5.1. Заготовка Для напряженного анализа штампа Заготовка не нужна, так что удалите ее кнопкой

9.5.2. Верхний штамп Измените Тип Верхнего Штампа на Упругий. Выберите граничное условие Плоскости Симметрии (Symmetry plane), затем 1) добавьте граничное условие для каждой из плоскостей симметрии Верхнего Штампа. 2) Примените граничное условие Vz = 0 Скорость (Velocity) для верхней поверхности Верхнего Штампа. Это граничное условие не позволит штампу отлететь при приложении нагрузки. 3) выберите граничное условие Сила (Force). Для интерполирования формовочных нагрузок от заготовки инструменту нажмите кнопку Найдите файл базы данных Spike.DB, и затем выберите Шаг 90, который был загружен в препроцессор. Интерполируйте нагрузку от заготовкиt, используйте Точность Ошибки (Error Tolerance) как 0.1 (должна быть приблизительно равна размеру элементу обрабатываемой детали).

Должно появиться итоговое окно, показывая силы на заготовке и силы, которые были интерполированы к штампу. Эти силы вообще не будут точно равны. Этим до некоторой степени управляет Допуск Погрешности (Error tolerance). Включение более высокого допуска будет интерполировать силы от большего количества поверхностных вершин заготовки, увеличивая силы, интерполированные к штампу. Пока силы для Обрабатываемой детали и Штампа достаточно близки, интерполяцию считают успешной. 67

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Если Вы сделали объект прозрачным (нажав кнопку Объектов) интерполированные силы будут видны.

пока Верхний Штамп выбран в Дереве

9.5.3. Нижний штамп Измените Тип Нижнего Штампа на Упругий. выберите граничное условие Плоскости симметрии (Symmetry plane), добавьте 1) граничное условие для каждой плоскости симметрии. 2) Выберите граничное условие Сила (Force) и интерполируйте силы от Заготовки, также как Вы делали для Верхнего Штампа.

9.5.4. Объект 4 Измените имя Объекта 4 на Upper Support (Верхний Суппорт) и установите Тип - Упругий 68

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Импортируйте геометрию из файла UpperSupport.STL. Разбейте суппорт используя абсолютную сетку с Минимальным размером элемента = 0.15 и Коэффициентом отношения = 1. Назначьте H-13 как материал для данного суппорта. Задайте граничное условие Плоскость Симметрии (Symmetry plane) для двух 1) плоскостей симметрии Верхнего Суппорта. 2) Примените граничное условие Vz = 0 Скорость (Velocity) для верхней грани, так чтобы верхняя грань не могла перемещаться в направлении оси Z. 3) Этот объект также получает горячую посадку, прикладываемую к нему, выберите граничное условие Горячая посадка (Shrink Fit). Горячая посадка определяется радиально, так что должны быть определены ось и точка. Для этого расчета, (0, 0, 0) - точка в центре штампов, и Ось Z - ось объектов. Если горячая посадка применяется к внутреннему предмету, величина должна быть отрицательной. Если горячая посадка применяется к внешнему предмету, тогда величина должна быть положительна. Так как мы применяем посадку к внешнему предмету, используем величину 0.004 для Интерференции (Interference).

Как только обведенные в круги параметры были установлены, выбирают внутреннюю поверхность основания и затем используя добаляют горячую посадку. Когда Вас спросят, хотите ли Вы чтобы координаты узлов были изменены, нажмите

69

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Для просмотра добавленной горячей посадки нажмите кнопку

, и затем

.

Нажмите за Displacement (Перемещение) для просмотра добавленной горячей посадки на Верхний Суппорт.

9.5.5. Объект 5 Измените имя Объекта 5 Lower Support (Нижний суппорт) и установите Тип как Упругий. Импортируйте геометрию из файла LowerSupport.STL. Разбейте объект, используя абсолютную сетку с Минимальным размером элемента = 0.15 и Коэффициентом отношения = 1. Назначьте H-13 как материал для этого суппорта. Задайте граничное условие Плоскости Симметрии (Symmetry plane) для двух 1) плоскостей симметрии Нижнего Суппорта. 2) Примените граничное условие Vz = 0 Скорость (Velocity)для нижней поверхности, так чтобы 70

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

нижняя поверхность не перемещалась в направлении оси Z.

9.6. Определение отношений между объектами Отношения необходимо определить между Верхним Штампом и Верхним Суппортом, а так же между Нижним Штампом и Нижним Суппортом. для открытия окна Взаимодействие объектов. Добавьте отношения используя Нажмите кнопку кнопку

и определяя отношения как показано ниже.

для установки подходящей точности контакта и нажмите

Используйте

.

9.7. Сохранение задачи и запуск расчета Нажмите кнопку

для сохранения данных как DieStress.KEY. Нажмите кнопку

и затем для создания базы данных. После создания базы данных вернитесь в главное окно и запустите расчет, нажав СТАРТ.

9.8. Постпроцессор Когда расчет закончится, нажмите Нажмите

.

для переключения в Определяемый пользователем режим объектов (User-Defined

для Object Mode), который позволяет Вам изменить видимость объектов. Используйте включения контакта Верхнего и Нижнего Штампов и установите прозрачность для обоих объектов, для каждого из них. используя кнопку Этот расчет моделирование запускался с несколькими шагами так, чтобы контакт и напряжения могли стабилизировать и установиться в равновесие. Проиграйте шаги, инаблюдайте, как изменяется контакт. Контакта Верхнего штампа остается по существуодинаковым в течение 71

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

анализа, но контакта на Нижнем Штампе немного изменяется. Приложенная нагрузка давит центр штампа вниз, удаляя его от суппорта. В конце моделирования контакт стабилизируется и больше не изменяется в течение нескольких шагов. Используя выпадающее меню Переменные Состояния (State Variable), постройте Эффективные напряжения и Максимальные Главные Напряжения (Max Principal stress), две важнейших переменных для этого расчета. Используйте кнопку Краткая информация. Нажмите кнопку

. и выберите Объект как Top Die, нажмите

сразу за Eff. Stress.

Для Нижнего Штампа отображаются Max и Min эффективные напряжения. Вы можете видеть, что в конце расчета, когда контакт перестает меняться, напряжения стабилизируются и не меняются в дальнейшем.

72

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Когда закончите, нажмите кнопку

для возврата в главное окно.

10. Рулевая тяга 10.1

Введение

10.2 Создание новой задачи 10.3

Загрузка геометрии объектов

10.4 Определение сетки заготовки 10.5 Назначение температуры объектам 73

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

10.6 Активация компенсации объема 10.7 Назначение перемещения 10.8 Назначение граничных условий 10.9 Назначение критериев останова 10.10 Назначение параметров шага 10.11 Импортирование данных материалов 10.12 Назначение граничных условий взаимодействия объектов 10.13 Запись базы данных и запуск расчета 10.14 Просмотр и сравнение результатов 10.15 Запуск расчета молота

10. Рулевая тяга

10.1 Введение Немецкая Ассоциация Промышленности Ковки периодические проводят эталонные испытания моделирования ходов ковки. Они - фактически - промышленные части, в которых все данные процесса являются доступными для распространения. В этой и следующей работах, используются две части из 1999 эталонного теста, чтобы пояснить реалистичность решаемых задач. В зависимости от технических средств и назначений системы, эти задачи будут считаться где-нибудь от нескольких часов до дня или двух. Один из ключей к 74

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

оптимизации характеристики моделирования - определение сетки, которая будет обсуждена позже в работе. Процесс: Ковка на молоте Геометрия инструмента и заготовки дается симметрией 1/2 части. Материал: DIN 41Cr4 Предварительный нагрев: 1300°C Температура штампа: 90°C Время теплообмена: 4 секунды Энергия молота: 3.8e7 N-mm Вес молота: 3000 N-s2/mm Задержка между ударами: 0.5 секунды Первый удар: 10% Макс. энергии Второй удар: 25% Макс. энергии Третий удар: 35% Макс. энергии Четвертый удар: 45% Макс. энергии Замечание на ковку на молоте: Точное моделирование процесса свободной ковки на молоте, требует вышеупомянутогонормального количества данных о прессе, и некоторого дополнительного усилия при настройке расчета. Доступен шаблон молота, чтобы помочь при подготовке этих данных. Моделирование может быть упрощено, принимая скорость штампа постоянной.Это даст хорошую информацию о течении материала, и может использоваться, чтобы оценить полное потребное усилие, но не будет точно давать количество ударов, необходимых для производства детали. В этой работе процесс будет сначала настроен с использованием допущения постоянной скорости, затем будут даны указания для моделирования полного процесса.

10.2 Создание новой задачи Создайте новую задачу, назовите ее Link. Название операции: Steering Link Активируйте теплопередачу и деформирование, система единиц СИ

10.3 Загрузка геометрии объектов Объект 1: Заготовка: Объект 2: Верхний штамп: Объект 3: Нижний штамп: Заготовка пластичная.

IDS_Link_Billet.stl IDS_Link_Top.stl IDS_Link_Bottom.stl Инструменты жесткие.

10.4 Определение сетки заготовки Сетка обрабатываемой детали имеет наибольшее влияние из всех параметров расчета на скорость расчета. Грубая сетка позволит увеличить время расчета, но поверхностное разрешение будет неполно. Больше количество элементов сетки увеличит поверхностное разрешение, но сделает это за счет скорости расчета. Вообще, особенности и дефекты, которые имеют тот же самый порядок или меньшие чем размер элемента, не будут захвачены. DEFORM™-3D имеет два варианта настройки сетки: 75

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

1) Абсолютная сетка позволяет пользователю определить расположение сетки. Общее количество элементов сетки будет определено системой, но распределение останется постоянным. 2) Относительная сетка позволяет пользователю определить общее количество элементов. Количество элементов останется, относительно постоянным, и поверхностное распределение изменится в процессе расчета. Вообще, абсолютная сетка дает лучшие характеристики, потому что для желательного разрешения, моделирование использует меньше элементов в начале, и прибавляет элементы по мере необходимости, чтобы сохранить разрешение. Оба вида сетки предлагают адаптивное автоматическое измельчение сетки - более мелкие элементы используются в областях, где требуется большее разрешение.

10.4.1 Определение плотности сетки для оптимального разрешения Общее правило - базировать определение сетки на размерах характерных особенностей инструментов. В этом случае, критические особенности - радиусы скругления, идущие от хвостовика в полости и скругления переходящие в мгновенный радиус. Эти скругления составляют примерно 2мм. Чтобы корректно обработать их, минимальный размерэлемента должен быть примерно 1/2 от этого размера, или 1мм. После того, как выбрана абсолютная сетка, Минимальный размер элемента 1мм, и Коэффициент отношения 3 должны быть установлены как параметры сетки для заготовки. Весовые параметры устанавливают относительное влияние поверхностного искривления, деформации, скорости деформации, и температурного градиента на определении сетки. Более высокие веса на искривлении дадут лучшее граничное разложение. Измените Весовые факторы приблизительно на 0.9 для Кривизны поверхности и 0.1 и для Распределения деформации и для Распределения скорости деформации. Сначала создайте поверхностную сетку и затем полную сетку для заготовки. Будет создана сетка приблизительно содержащая 45 000 элементов. В каждой переразбивке, определенные абсолютные значения сетки сохраняться, так что общее количество элементов увеличится с увеличением геометрической сложности обрабатываемой детали.

10.4.2 Грубое определение сетки Для быстрого взгляда на течение и нагрузку в расчете, для заготовки может быть определена грубая сетка. Грубая сетка не будет хорошо разрешать характерные особенности, но это часто полезно для быстрого взгляда на поведение потока, оценки нагрузки, и.т.д. Для этой задачи приемлем минимальный размер элемента 2мм или немного больший. С максимальным коэффициентом отношения 3, это дает наибольший размер элемента 6мм. Объединение этих значений дает приблизительно 10 000 элементов.

10.5 Назначение температуры объектам Установите температуру обрабатываемой детали 1300C и температуру штампов 90C. При моделировании, температура штампов останется постоянной - 90C. Так как их температура не изменяется, сетка на штампах не требуется.

10.6 Активация компенсации объема Для заготовки наджите кнопку Нажмите кнопку 76

и установите активным Целевой Объем (Target Volume).

для вычисления объема геометрии заготовки и объема сетки.. В основном,

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

объем сетки обычно меньше, чем объем геометрии. В случае использования объема геометрии как целевого объема DEFORM™ постепенно наращивает объем обрабатываемой детали назад к целевому. Использование объема сетки в качестве целевого заставит DEFORM™ сохранять постоянный объем. Когда спросят, используйте объем геометрии в качестве целевого.

10.7 Назначение перемещения Для упрощенного расчета, мы назначим постоянную скорость верхнего штампа 150мм/с в направлении оси -Z. Также возможно производить моделирование молота, полное с теплопередачей между каждой операцией. Проведение полного расчета молота будет обсуждено позднее в этой работе.

10.8 Назначение граничных условий Моделируется только половина тяги рулевого механизма. Чтобы описать симметрию, мы должны назначить граничное условие плоскости симметрии для конца части +x и теплообмена со средой ко всем поверхностям кроме конца части +x.

10.9 Назначение условий остановки Расчет будет остановлен, когда части двух круглых особенностей будут находиться на расстоянии 11мм друг от друга. В окне Параметры Расчета нажмите кнопку и перейдите на вкладку Расстояние между инструментом. Выберите две точки (как показано ниже) щелкнув их в окне Экран. Задайте дистанцию по оси 11.0мм в качестве критерия остановки.

10.10 Назначение параметров шага 77

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Полный ход будет приблизительно 40мм. Для суммарной мгновенной операции, разумны 200 временных шагов. Выбор этого числа не является критическим, потому что настройки субшагов будут управлять фактическим размером шага используемым при вычислении деформаций. Назначьте значение ход/шаг 0.2 мм/шаг. Установите Верхний Штамп в качестве Главного инструмента. ЗАМЕЧАНИЕ ДЛЯ ОЧЕНЬ БОЛЬШИХ ЗАДАЧ При некоторых условиях, разреженный решатель имеет лучшую производительность чем решатель сопряженного градиента. В этой ситуации, система автоматически переключится между разреженным решателем и решателем сопряженного градиента. Для задач свыше 130 000 - 150 000 элементов, разреженный решатель может требовать более 1GB RAM, и производительность быстро снизиться. Чтобы избежать этого, DEFORM автоматически подавляет переключение на разреженный решатель для задач размером больше чем 140 000 элементов. Если Ваш компьютер имеет объем RAM больше или меньше 1GB , Вы можете увеличить или уменьшить это число, создавая файл с названием SW2SP.DAT, содержащим число элементов для подавления этого переключения.

10.11 Импортирование данных материала В окне Материал загрузите материал DIN41Cr4 из библиотеки материалов. После загрузки данных, температурные и пластические данные могут быть просмотрены с помощью кнопки находящейся за каждым из этих свойств.

,

10.12 Назначение граничных условий взаимодействия объектов Обрабатываемая деталь должна быть подчинена обоим штампам. Используйте коэффициент трения 0.3 (типичный для горячей штамповки), и коэффициент теплообмена 5 (типичный для единиц СИ, когда штампы не разбиты). Не забудьте создать контактные граничные условия.

10.13 Запись базы данных и запуск расчета Запишите базу данных и запустите расчет. Если Ваш компьютер многопроцессорный, Вы можете задать количество используемых процессоров. Из Главного окна кнопка Настройки. Позволит Вам активировать режим многопроцессорности. Нажатием на кнопку . Устанавливается количество процессоров, используемых в расчете. Так же возможен запуск на многокластерных системах. За разнеснениями обратитесь к документации DEFORM или свяжитесь со службой технической поддержки.

10.14 Просмотр и сравнение результатов Запустите расчет с грубой и мелкой сеткой. Сравните время расчета. В постпроцессоре сравните поверхностное разрешение, детально вокруг желоба.

Просмотр заполнения штампа Есть несколько методов определения величины заполнения штампа в Постпроцессоре. Узла, которые контактируют со штампом могут быть отображены выбором заготовки Дереве Объектов и нажатием на кнопку для просмотра контакта. Области незаполнения могут быть определены отсутствием контакта. Рассмотритедеталь на различных шагах, чтобы увидеть, что контакт развивается. 78

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Чтобы дальше оценить заполнение штампа, деталь может быть разрезана на части. Нажмите кнопку для открытия окна Разрез, затем щелкните по желтой рамке вокруг объектов и выберите плоскость разреза.

Сделайте разрез сквозь больший "глаз" на детали. Обратите внимание на места между штампом и обрабатываемой деталью.

10.15 Запуск расчета молота Чтобы запустить расчет моделирования молота с теплопередачей, моделируйте действия последовательно. Обратитесь к предыдущим лабораторным работам для уточнения запуска расчета теплопередачи или деформации. Расчет 1: Теплообмен. 4 секундная задержка Расчет 2: Первый удар. Энергия молота 10% от общего значения или 3.8e6. Используйте 1/2 этого значения (1.9e6), и 1/2 от значения массы (1500) так как за счет симметрии рассматривается 1/2 детали. Эффективность удара 80%. Расчет 3: Теплообмен. Передвиньте верхний штамп вверх, инициализируйте контакт, и запустите расчет теплообмена на 1/2 секунды. Расчет 4: Второй удар. Энергия молота 25% полного значения (4.75e6), масса 1500. Расчет 5: Теплообмен - как и в 3. Расчет 6: Третий удар. Энергия молота 35% общей (6.65e6), масса 1500. Расчет 7: Теплообмен – как и в 3. Расчет 8: Четвертый удар. Энергия молота 45% общей (8.55e6), масса 1500. Контроль дистанции останова должен быть выключен. При расчете деформаций может быть 79

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

использован тот же самый ход за шаг (0.2mm), но при моделировании теплообмена должно использоваться время 0.1 секунда/шаг.

11. Держатель 11.1 Введение 11.2 Планирование расчета 11.3 Создание новой задачи 11.4 Загрузка геометрии объектов 11.5 Определение сетки заготовки 11.6 Определение граничных условий заготовки 11.7 Определение температуры заготовки 11.8 Загрузка данных материалов 11.9 Установка перемещения Верхнего штампа 11.10 Назначение параметров расчета 80

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

11.11 Запуск операции переноса от печи 11.12 Запуск операции задержки 11.12.1 Установка параметров расчета 11.12.2 Позиционирование заготовки 11.12.3 Назначение отношений между объектами

11.13 Запуск операции осадки 11.13.1 11.13.2 11.13.3 11.13.4

Установка параметров расчета Позиционирование Верхнего штампа Пересмотр отношений между объектами Активация целевого объема

11.14 Запуск операции переноса 11.15 Запуск второй формовочной операции

11. Держатель 11.1 Введение Это - вторая лабораторная работа, основанная на реальной части промышленного немецкого Эталонного теста 1999 Ассоциации Промышленности Ковки. В этой части показывается расчет реальной задачи. В зависимости от технических средств и параметров настройки системы, эта задача будет считаться от нескольких часов до дня.

Процесс: Ковка на механическом прессе

0

Геометрия инструмента и заготовки дается для 1/12 (30 ) части: Заготовка: Диаметр - 31.5мм, Высота - 67мм Материал: DIN C35 Предварительный наргев: 1230C Температура штампа: 80C Перенос от печи: 7 секунд 81

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Задержка на штампе: Первая операция: Перенос ко второму штампу: Вторая операция:

0.7 секунды Осадка да 9.5мм 3 seconds Ковка.

11.2 Планирование расчета Это - два действия ковки шага с относительно длинной временной задержкой между печью и прессом. Первая операция является простой и вряд ли вызовет трудности. Вторая операция более сложная, и результаты намного труднее предсказать, что делает расчет полезным. Есть три возможных варианта моделирования процесса: Полный расчет в 3D, включая теплообмен, осадку и заключительную операции.Это прямой расчет, и точно передает температуру и распространение напряженийв обрабатываемой детали. Расчет осадки в 2D, перенос данных в 3D, расчет вытяжки в 3D. 2D операции просто настраиваются и считаются очень быстро. Перенос данных в 3D требует использования утилиты конвертации из 2D в 3D, которая поставляется с DEFORM™. Как и полный расчет в 3D simulation, этот метод точно передает температуру и распределение напряжений в заготовке. Создание геометрии осаженной детали CAD-системе и расчет только второй операции. Этот метод быстр, и требует меньшего количества усилия чем полный расчет, но температура и распределение напряжений не будет правильным,несоответствия сказываются на расчете усилия, и в некоторых случаях могут сказатьсяна поведении течения материала. Для этой задачи мы используем полный расчет в 3D.

11.3 Создание новой задачи Создайте новую задачу, назовите ее Gear_Carrier. Название расчета: Gear Carrier Название операции: Furnace Transfer (Перенос от печи) Номер операцииr: 1 Включен только теплообмен Система единиц СИ

82

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

11.4 Загрузка геометрии объектов Объект 1: Заготовка: IDS_GC_Billet.stl Объект 2: Верхний штамп: IDS_GC_Upset_Top.stl Объект 3: Нижний штамп: IDS_GC_Upset_Bot.stl Заготовка пластичная, штамп - жесткий.

11.5 Определение сетки заготовки Для подробного расчета мы должны поддерживать минимум 10 элементов по толщине изделия. Так как в конце процесса толщина изделия 9,5 мм, размер наибольшего элемента должен быть около 1мм. Установка весовых факторов: Кривизна поверхности 0.9 Температура 0.0 Распределение деформаций 0.1 Распределение скоростей деформаций 0.1 Для начальной сетки на недеформированной заготовке, для описания геометрии было бы достаточно сетки с размерами всех элементов 1mm. Разбейте заготовку, используя абсолютную сетку с Максимальный размер элемента = 1mm и Коэффициент отношения = 1. Эти параметры настройки сохраняют количество элементов вначале моделирования, когда геометрия относительно проста. Позже в расчете, когда геометрия становится более сложной, Коэффициент отношения 1 не будет достаточно для точного описания геометрии. После того, как начальная твердая сетка сгенерирована, измените Коэффициент отношения на 3, но не создавайте новую сетку. Программа будет использовать эти новые параметры настройки (Коэффициент отношения = 3, Минимальный размер элемента = 0.33mm, Максимальный размер элемента = 1mm) во время перегенерации сетки заготовки в ходе расчета, это позволит более точно описывать геометрию деформированной заготовки.

11.6

Определение граничных условий заготовки

Деформации: Для каждой из двух плоскостей симметрии заготовки примените граничное условие Плоскость Симметрии. Теплообмен: Назначьте граничное условие Теплообмен Со Средой для всех поверхностей, исключая плоскости симметрии.

11.7

Определение температуры заготовки

Установите температуру заготовки 1230°C. Установите температуру штампа 80°C.

11.8

Загрузка данных материалов

Импортируйте DIN-C15 из базы данных материалов (Категория Стали).

11.9

Установка перемещения верхнего штампа

Деталь формируется на механическом прессе с ходом 270мм и скоростью 85 ходов/минут (1.4 хода/секунду). Общий ход будет равен текущей высоте заготовки (67мм) минус конечная высота заготовки (9.5мм), или 57.5мм. Также, этот пресс имеет шатун, длинакоторого составляет 1500мм. Для верхнего штампа, установите перемещение как Механический пресс с параметрами, показанными ниже. Этого достаточно для определения контроля перемещения в ходе начальной 83

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

настройки задачи, даже при том, что они не будут использоваться до операции осадки.

11.10 Назначение параметров расчета Для расчета установите 14 шагов, 0.5 сек/шаг. Через сколько шагов сохранять = 2.

11.11 Запуск операции переноса от печи Создайте базу данных и запустите расчет.

11.12 Запуск операции задержки 11.12.1. Установка параметров расчета Название операции: Dwell (Задержка) Номер операции: 2 Установите для расчета 7 шагов, 0.1 секунды за шаг.

11.12.2. Позиционирование заготовки После завершения операции переноса от печи, переместите заготовку вниз до посадки на нижний штамп.

11.12.3. Назначение отношений между объектами Так как заготовка не взаимодействовала со штампами в течение переноса от печи, никакие граничные условия между объектами не были определены. Теперь необходимо определить заданные по умолчанию отношения между объектами. Так как активирована только Теплопередача, может быть изменена только вкладка Термпературные. Используйте выпадающее меню, чтобы установить Free resting в качестве коэффициента теплообмена (1 в единицах СИ) для отношения заготовка-нижний штамп. Создайте контакт. Создайте базу данных и запустите расчет.

11.13 Запуск операции осадки 84

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

11.13.1 Установка параметров расчета Название операции: Upset (Осадка) Номер операции: 3 Активируйте Деформирование, так чтобы также был активен Теплопередача. Установите в качестве Главного инструмента Верхний Штамп. Для простой операции осадки, адекватно примерно 100 шагов. Ковочный ход будет 57.5mm. Настройте расчет для 120 шагов, 0.5мм/шаг и сохранение каждого 10-го шага. Когда был установлен контроль перемещения, предполагалось, что пресс был 212.5mm в 270mm ход. Из-за этого произойдет перемещение на 57.5 мм прежде, чем произойдет остановка. Установите для Главного штампа критерий остановки по перемещению 270мм в направлении оси Z, которое остановит расчет, когда механический пресс достигнет нижней мертвой точки.

11.13.2 Позиционирование Верхнего Штампа Спозиционируйте Верхний Штамп так, чтобы он контактировал с верхней частью заготовки.

11.13.3 Пересмотр отношений между объектами Для обоих отношений, назначьте коэффициент трения Hot forging (lubricated) (Горячая ковка) 0.3 и коэффициент теплообмена Forming (Формовка) 5. Создайте контакт между заготовкой и штампами.

11.13.4 Активация целевого объема Нажмите кнопку для заготовки активируйте Целевой Объем (TargetVolume). Используйте объем геометрии в качестве целевого, и установите компенсацию в течении переразбивки.

Создайте базу данных и запустите расчет

11.14 Запуск операции переноса Название операции: Transfer2 (Перенос 2) Номер операции: 4 После первой формовочной операции, смоделируйте перенос ко второму штампу. Полное время - 3 секунды. Используйте 6 шагов, 0.5 секунды/шаг. Запишите базу данных и запустите расчет.

11.15 Запуск второй формовочной операции Название операции: Finish (Заключительная) Номер операции: 5 Для второй формовочной операции необходимо импортировать новую геометрию инструментов: Верхний: IDS_GC_Finish_Top.STL Нижний: IDS_GC_Finish_Bot.STL Для каждой геометрии определите две плоскости симметрии на вкладке Поверхности симметрии кнопки Геометрия. Сбросьте управление перемещением и установите новые параметры расчета. Для сложной 85

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

формовочной операции, разумным является 200 шагов. Установите для остановки нагрузку 1.0e6 N. Создайте базу данных и запустите расчет.

ОБЖАТИЕ (ПРОТЯЖКА). Лабораторная работа. Введение Мастер «Протяжка на молоте» используется для создания основных файлов и ключевых файлов заготовки, штампа и манипулятора, для запуска типичного расчета обжатия. Он может быть вызван из основной прогараммы, как показано на Рис. 1.

Рис 1: Главное окно

Настройка задачи Существует 2 пути для запуска новой задачи. Если Вы уже выбрали свою папку задач, просто нажмите опцию Обжатие (cogging) (Рис 1), это создаст задачу с некоторым именем в выбранной папке. Если Вы хотите создать новую папку нажмите кнопку создания новой задачи. Появиться окно тип задачи (Рис. 2). 86

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Рис 2: Тип задачи Выберите Помощник «Ковка на молоте» и нажмите кнопку Далее (Next). Появиться окно расположение задачи (Рис. 3).

Рис 3: Расположение задачи Выберите требуемый параметр и нажмите кнопку далее. Вас попросят указать название задачи (Рис 87

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

4).

Рис 4: Название задачи Введите название задачи (например, CogLab) и нажмите Finish (Завершить). Будет запущен мастер обжатие. Файлы мастера (также называемые Файлы Данных Мастера (Master Data File) MDT) главный фал- MST (для запуска расчета обжима) будут сохранены как CogLab.MDT и CogLab.MST соответственно (если задача называется CogLab).

Создание данных для расчета Вначале необходимо выбрать единица измерения задачи (Английские или СИ, Рис 5); это установит несколько значений по умолчанию для задачи обжима. Убедитесь, что данные сеткидля заготовки/штампов совместимы всякий раз, когда Вы изменяете{заменяете} единицысуществующей задачи. Выберите английские единицы для этой работы.

88

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Рис 5: Единицы Затем Вы перейдете в окно Условия Процесса (Рис 6). Вы можете решить, хотите ли Выиспользовать манипуляторы чтобы держать заготовку (или применять граничные условиядля держания заготовки) и различные допуски.

89

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Рис 6: Условия процесса Мы сохраним значения по умолчанию и перейдем в окно заготовки (Рис 7а).

Рис 7(а): Заготовка Рис 7(б): Геометрия заготовки Сетка заготовки может быть создана в мастере (кирпичная сетка), или пользователь может импортировать 3D- ключевой файл, содержащий сетку. Для этой работы мы создаем заготовку, используя мастер. К этому мастеру была добавлена новая особенность (только интерфейс QT, а не Motif), которая позволяет пользователю загрузить материал из "библиотеки материаловdeform". До настоящего времени единственный способ назначения материла был в использовании пользовательского ключевого файла "USER_HT.KEY". Если Вы выбираетезагрузку материала из 90

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

библиотеки материалов во время создания Главного файла, мастер также создает "CogBilMaterial.KEY" для материала заготовки. Подобное было сделано для Штампов и Манипуляторов. Пользователю необходимо иметь файл USER_HT.KEY в их папке задачи, так как он читается на каждой операции. Главная цель этого -снабдить пользователя некоторым средством чтения ключевого слова операции. Если Вы хотите использовать все данные о материалах из библиотеки материалов и не нуждаться в ключевых словах операции на каждойоперации, тогда в папке задачи необходимо разместить пустой фал USER_HT.KEY. В этой работе мы будем использовать опцию Пользовательскую ключевого файла для материала заготовки. Скопируйте USER_HT.KEY в каталог вашей задачи из папки "лабораторных работ". В окне Геометрия Заготовки (Рис 7б), выберите round cornered rectangle (прямоугольник со скругленными вершинами) в качестве поперечного сечения и введите высота/ширина 20, длинна 60 и радиус скругления 2. Перейдите в окно Сетка Заготовки (Рис 7в) и введите 100 элементов сетки, 1 для коэффициента масштабирования и 14 для количества слоев. Нажмите кнопку Generate Mesh. После того как сетка заготовки создана, зайдите в окно Параметры Заготовки (Рис 7г) и введите температуру заготовки 1500 F. После определения параметров Заготовки перейдите к Штампу (Рис 8а), окна Геометрия Штампа (Рис 8б) и Сетка Штампа (Рис 8в) подобны соответствующим окнам Заготовки.

Рис 7(в): Сетка заготовки

Рис 7(г): Параметры заготовки

Мы создаем штамп непосредственно в мастере. В окне Геометрии Штампа (Рис 8б),введите длину 25, ширину 15, высоту 15 и радиус скругления 2. Создайте сетку (Рис 8в), используйте 100 элементов, коэффициент масштабирования 1 и количество слоев 7.

91

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Рис 8(а): Штамп

Рис 8(в): Сетка штампа

92

Рис 8(б): Геометрия штампа

Рис 8(г): Параметры штампа

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Рис 9(а): Манипуляторы

Рис 9(б): Геометрия манипулятора

Окно параметры штампа имеет несколько опций. Хотите ли Вы сделать нормальное обжатие с 2 штампами или GFM (4 штампа). Боковое перемещение штампа для первого прохода находится на отрицательной оси X (от Левого Конца Заготовки к Правому Концу) или положительной оси X. Двигается ли штамп поперечно назад и вперед или только в одном направление (тип перемещения Штампа). Оставьте значения по умолчанию. Если Вы хотите установить особенное боковое направление для каждого прохода, тогда выберите тип перемещения штампа как "Один" и затем установите направление как уровень прохода (будетобъяснено позже). Измените Скорость Штампа на 1 дюйм/секунду и температуру 200 F. Сохраните начальное и конечное положение X как 0, так что штампы будут идти от одногоконца к другому (то есть средняя линия штампа совпадет с концом заготовки для первогозахвата. Если Вы указываете исходную позицию, как 0.5 тогда первый захват будет на половине длины заготовки.) Выберите настройки по умолчанию в окнах Геометрия Манипулятора и Сетка (Рис 9 а-г).

93

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Рис 9(в): Сетка манипулятора

Рис 9(г): Параметры манипулятора

В окне параметры манипулятора введите температуру 200F и начальную позицию манипулятора 10 дюймов. Стартовая позиция манипулятора – фактическое расстояние манипулятора от конца заготовки. (Это не тоже что начальное и конечное положение штампа по оси X, которая фактически является отношением расстояния между центральной линией штампа и концом заготовки к длине заготовки.) Используйте все остальные параметры по умолчанию. Использование пружины нагружающей манипуляторы, ограничит боковое перемещение заготовки и позволяет пружине обратное действие. Далее появиться страница списка операций. Когда Вы достигните страницы спискао пераций, по умолчанию Вы будете видеть один подогрев с одним проходом и одним захватом (Рис 10).

Рис 10: Список операций 94

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Вы можете добавить Подогрев используя кнопку "AddRH" на панели инструментов (только ниже дерева операций). Если Вы нажмите на Reheat 1 (в дереве операций) панель инструментов измениться для добавления различных операций в один подогрев (Рис 11). Вы можете добавить операции Heat In (HIn+)/ Furnace Reheat (Reheat+)/ Heat Out (HOut+) так же как проходы (Pass+) к подогреву.

Рис 11: Операция подогрева В этой работе, мы будем использовать только одно Дожигание с двумя проходами, и мы будем использовать вычисление Автозахвата. Так что добавьте только еще один Проход используя"Pass + ", после щелчка на Проходе 1 (Pass1). (Совет: Чтобы сэкономить время для установки данных каждого прохода Вы можете определить первый проход и затем добавлять следующий проход. Это скопирует все данные от первого прохода в следующий.)

Рис 12: Операция прохода Вы увидите данные связанные с проходом. Установите Auto-calculation of bites (Автоматическое определение захвата) как "Yes" и задайте Min. stopping distance (Минимальное расстояние останова) как 18 дюймов. Перемещение инструмента "-1" говорит об отрицательном направлении в направлении оси X. Сохраните все другие настройки по умолчанию. Добавьте Bite Heat, используя "BiteHT+". Нажмите на операцию "Bite Heat", введите 10 шагов расчета of simulation steps, 500 для приращения шага для сохранения (это сохранит только отрицательный и последний шаги). Введите 95

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

продолжительность процесса USER_HT.KEY.

5 секунд и коэфф. теплообмена 0.004,

Рис 13(а): Операция захвата

ключевой файл -

Рис 13(б): Дополнительная информация о захвате

В окне Bite Deformation (Рис 13а), введите 10 для номинального захвата, 20для количества шагов и 500 для приращения шага для сохранения (в базе данных будут сохранены отрицательный и последний шаги). Введите 0.1 для хода за шаг и 0.4 для трения. Для других параметров оставим значения по умолчанию. Если вы нажмете на кнопку Advanced (Дополнительно) в окне появиться коэфф. теплообмена, различные критерии останова, такие как макс. нагрузка на основной инструмент, перемещение главного инструмента и т.д., и новые возможности называемые Clamping force(Сила зажима) (по умолчанию 0 Рис. 13б). Если Вы установите Силу захвата (например 100 klbs) и если Вы используете манипуляторы, тогда управляющая программа выполнит дополнительное действие зажима, в котором манипулятор будет пробовать захватить заготовку. Эта особенность добавлена для создания лучшего контакта между манипулятором и заготовкой и избегать любого натяжения скольжения/вершины заготовки в течение захвата. В этой работе мы не будем включать никакого зажима. Для второго прохода Вы можете изменить вращение перед проходом на 90 со всеми другими параметрами тоже самое как и для прохода 1. Как только Вы определили все действия, Вы можете зайти в предварительный просмотр расчета (Рис. 14) (нажав на последнюю операцию и затем нажав кнопку далее). Предварительный просмотр расчета покажет Вам приблизительное число операций и приблизительное положение каждого объекта на каждой операции.

96

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Рис 14: Предпросмотр расчета

Рис 15: Создание файлов

Нажмите кнопку далее в окне Предварительный просмотр Расчета для перехода в окно созданияМастер-Файла. Когда Вы нажмете на кнопку Finish (Завершить) будет создан Мастерфайлвместе с ключевыми фалами Заготовки, Инструмента и Манипулятора (если Вы выберитеопцию Yes для всех). Так же будет сохранен MDT-файл, который может быть снова загружен в мастер обжатия. (Если Вы имеете вручную сделанные ключевые файлы для инструмента или заготовки назовите их BILLET.KEY и DIE1-2-3-4.KEY и установите NO для записи ключевыхфайлов Заготовки / Инструмента.) Когда создание файлов завершено, мы можем выйти из мастера.

Запуск расчета Как только Вы создали данные для расчет с использованием мастера Обжатие, будут созданы следующие файл (в дополнении к некоторым другим файлам): • CogLab.MST, CogLab.MDT • BILLET.KEY • DIE1.KEY, DIE2.KEY (DIE3.KEY & DIE4.KEY (для случая кующего ротора с 4 инструментами.) • MAN1.KEY, MAN2.KEY, MAN3.KEY, MAN4.KEY • SPRING.INI (в случае пружинной нагрузки на манипуляторы)

Данные материалов Скопируйте ключевой файл материалов USER_HT.KEY из папки $DEFORM3_DIR/TOOLS/COG/LABS в текущую папку (где созданы шаблоны данных).

97

ООО «Инжиниринговая компания Артех» 121552, Москва, ул. Оршанская д.3 Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru, mail: [email protected]

Рис 16: Запуск расчета обжима Если данные созданы, выйдите из Мастера Обжим и перейдите в главное окно. Нажмите на Ваш MDT (или MST) файл и затем на кнопку Start Simulation(Запуск расчета). Появитьсяокно Расчет Обжима (Рис. 16). Выберите начать расчет и нажмите "OK" это запусти расчетобжима. Вы можете наблюдать за ходом решения в окне "Command/DOS prompt" так же как и спомощью лог-файла. Вы можете вызвать управляющую программу обжима напрямую, из командной строки.Скрипт может быть запушен вводом COG_CTRL3 или COG_CTRL.COM в UNIXили нажатием на DEF_CTRL.COM в Windows-NT/2000. Введите 0 для начала расчета, так как мы запускаем новый расчет и нажмите клавишу Enter.Затем введите имя задачи (CogLab) и скрипт вызовет программу для создания базы данных,FEMдвигатель начнет расчет. Как только расчет закончится, данные будут сохранены в файле CogLab.DB. Постпроцессор DEFORM-3D может быть использован для просмотра результатов. В случае останова задачи Вслучае, если Вы хотите остановить и перезапустить задачу от этого шага, тогда Вы должнызайти препроцессор Deform-3D, загрузить последний шаг, изменить номер операции дляпоследней операции и создать отрицательный шаг. Используйте параметр продолжение расчетаи введите номер последней операции (НЕ номер шага) в базе данных и нажмите "OK".

98