Лабораторная работа №4 Исследование процесса прокатки с помощью программного комплекса DEFORM-3D
Цель работы: Определить основные характеристики процесса прокатки длинной полосы валком.
Формулировка задачи: Используя исходные данные лабораторной работы (сталь ШХ15, b=1000мм, l=1500мм, dв=1000мм, T=1000⁰C, h0=40мм, h1=35мм, σ⁰=0.1σT) рассчитать полное усилие, действующее на поверхность металла со стороны инструмента, получить эпюру распределения напряжения по объему металла. Расчеты произвести, используя конечно-элементный программный комплекс DEFORM-3D.
Теоретическое введение
Программный комплекс DEFORM-3D предназначен для расчета задач обработки давлением, который эффективно применяется в промышленности и научно- исследовательской деятельности. Данный программный комплекс реализует эффективный и широко распространенный для инженерных расчетов метод конечных элементов. Заменяя трудоемкие теоретические расчеты и экспериментальные исследования конечно- элементные программные комплексы получили широкое применение.
Описание действий для расчета процесса прокатки
Для создания новой задачи нажал кнопку на панели задач «Новая задача», после чего появилось окно, где выбрал из списка задач «Shape Rolling», используя препроцессор. Сохранил задачу в домашней директории. Затем добавил в древо процесс прокатки Process Rolling – Add to tree. В окне «Библиотека материалов» задал систему измерений (СИ).
Последовательно выбрал тип прокатки «Seady State», температурный режим «Constant» (isotermical), объект прокатки («quarter symmetry»). В окне «Roll pass design» задал характерные размеры заготовки: длину (Flat 1500) и высоту после прокатки (Roll Gap 35).Нажал кнопку «Create».
В правой части окна расположено дерево объектов задачи, которое уже содержит объект «Workpiece» - обрабатываемая деталь. Ниже располагаются вкладки для определения свойств объекта. Задал температуру деформируемого объекта в соответствие с вариантом задания (1000⁰C) и длину (Length 1500). Далее перешел на вкладку «Геометрия». Нажав кнопку «Use 2D geometry primitives», появилось окно, где выбрал простейшую форму объекта, в данном случае «Bar», и задал его характерные размеры (W=500мм, H=20мм).
Для генерации сетки перешел на вкладку «Сетка», установил коэффициент отношения – 1 и нажал кнопку «Сгенерировать».
Во вкладке «Material» выбрал тип материала из библиотеки (AISI-52100).
Для создания инструмента в дерево объектов добавил новый элемент, по умолчанию добавляется верхний инструмент. Во вкладке «Геометрия» сгенерировал валок. Выбрав боковую поверхность валка, задал частоту вращения 100 об/мин (10,5rpm). Нажал кнопку «Next».
В следующей вкладке «Contract» открыл ссылку «Generate inter». В появившемся окне выбрал закон трения и задал коэффициент трения. В данном случае закон - Кулона и значение коэффициента трения 0.3.
После определения всех параметров задачи, выполнил проверку и создал базу данных, для этого нажал кнопку «Database Generation».
После чего закрыл окно препроцессора, и запустил задачу на расчет кнопкой «Start» на панели инструментов. По завершении расчета вывелось сообщение «Program stopped».
Для просмотра результатов перешел в постпроцессор нажатием на ссылку «Deform- 3D Post» в правом углу окна, после чего открылось окно постпроцессора.
В окне постпроцессора на панели инструментов запустил визуализацию процесса, нажав кнопку «Play forward». Для построения интегральных характеристик нажал кнопку «Graph». В появившемся окне по оси Ox отметил время, а по оси Oy усилие (Z-load) и нажал кнопку Ok. В окне просмотра появился график, представляющий значения усилия в каждый момент времени.
Для построения распределенных характеристик нажал кнопку «σετ», в открывшемся окне выбрал напряжение «Stress» по оси Oz. В окне просмотра отобразилось поле нормальных напряжений.
