Назначение контактных поверхностей при взаимодействии объектов

Нажмите на кнопку Inter-object (взаимодействие объектов), расположенную на Па­нели управления, и на запрос системы о необходимости создания контактных пар, в появившемся окне ответьте положительно (нажмите кнопку Yes).

Рис. 19. Окно Взаимодействие объектов до задания исходных данных

Рис. 20. Окно Inter-Object Data Definition

В окне Взаимодействие объектов (рис. 19) нажмите кнопку Изменить , в появившемся окне поставьте флажок напротив надписи «Coulomb» (закон трения по Кулону) и укажите коэффициент трения равный 0,3 (рис. 20). Нажмите кнопку Закрыть в окне Inter-Object Data Definition (определение свойств взаимодействия объектов). Нажмите на кнопку Apply to other relations (применить к другим парам) для того, чтобы присвоить значения коэффициента трения (условия взаимодействия объектов) всем контактным парам.

Для генерации величины точности, с которой компьютер может создать кон­тактные пары, нажмите на кнопку Погрешность , после этого нажмите кнопку Сгенерировать для создания поверхностей контакта, при этом в окне Display появится изображение мест контакта (разноцветные точки в местах взаимодействия объектов). Нажмите кнопку ОК для выхода из окна Взаимо­действие объектов.

Задание движения верхнего инструмента

В программе DEFORM-2D двигаться может любой объект, причём нет огра­ничений по количеству двигающихся объектов. Двигаться объекты могут как под действием приложенного усилия (т.е. двигаться с определённым усилием), так и с заданной скоростью.

По умолчанию все объекты являются неподвижными, т.к. приложенные к ним усилие и скорость равны нулю. Однако, если рассматривается процесс деформирования, то обязательно необходимо определить перемещение главного инструмента. Главным инструментом называется инструмент, под непосредственным пере­мещением которого осуществляется деформация заготовки.

В рассматриваемой нами задаче главным инструментом является Top Die, о чём свидетельствует значок «РDie», расположенный перед знач­ком Top Die в Дереве объектов. При необходимости сделать главным инст­рументом можно любой объект с помощью постановки галочки в пункте Главный инструмент на закладке Общее.

Сделайте активным верхний инструмент Top Die для задания характери­стики приложенного к верхнему инструменту движения (укажите Top Die в Дере­ве объектов).

Нажмите кнопку Движение на Панели инструментов. Убедитесь, что напротив надписи Скорость стоит флажок, введите в активное окно, рас­положенное в самом низу, 1 мм/с (рис. 21).

В соответствии с заданными условиями нагружения верхний инструмент будет перемещаться вниз с постоянной скоростью 1 мм/с.

Задание числа шагов расчета

Задание шага решения задачи может быть ограничено по времени и по пе­ремещению главного инструмента. Для определения величины шага по пе­ремещению необходимо произвести замер наименьшего размера сетки ко-

Рис. 21. Пункт Движение из Панели инструментов

нечных элементов заготовки при помощи кнопок Увеличить и Измерить , расположенных на Панели управления, и данное значение разделить на три.

Нажмите на кнопку Simulation controls на Панели управления и в появившемся окне Simulation controls перейдите на закладку Шаг. Затем введите величину шага (результат деления) в ячейку расположенную в строке With Equal Die Displacement (рис. 22).

Рис. 22. Окно Simulation controls на закладке Шаг

Для того, что бы задать число шагов расчета необходимо перемещение главного инструмента разделить на размер шага по перемещению и получен­ное значение внести в ячейку в строке Число шагов расчета (рис. 22). Перемещение главного инструмента определяется величиной степени деформации при осадке.

В строку Через сколько шагов сохранять введите 5 – интервал сохранения шагов в базу данных, а в строке Главный инструмент установите Top Die. Нажмите кнопку ОК.

Запись базы данных

Нажмите кнопку Database generation (генерация базы данных), расположенную на Па­нели управления. В появившемся окне Генерация базы данных нажмите на кнопку Проверить. В случае если постановка задачи произведена корректно, то после проверки заданных данных появится сообщение «База данных может быть сгенерирова­на» (рис. 23, а). Нажмите ЛКМ кнопку Закрыть для выхода из окна Генерация базы дан­ных.

Рис. 23. Окно Генерация базы данных

после проверки исходных данных (а) и создания базы данных (б)

Сохраните данные нажав на кнопку Сохранить , расположенную в верх­ней левой части экрана на Па­нели управления. Выйдите из препроцессора, нажав ЛКМ на кнопку Выход .

Обратите внимание на то, что работа осуществлялась только с файлом с расширением «key». Название файла будет соответствовать тому названию, которое Вы давали задаче при ее создании. В нашем случае файл назван «OSADKA.KEY».

Откройте в препроцессоре решаемую ранее задачу. Для этого нужно в пра­вой верхней части экрана в пункте Pre Processor нажать на надпись «DEFORM-2D Постпроцессор» (при локализации программного комплекса допущена ошибка в переводе). Произойдет запуск препроцессора.

Нажмите кнопку Database generation . В появившемся окне Генерация базы данныхнажмите на кнопку Сгенерировать, в поле создания базы данных появится сообщение «Запись базы данных завершена», свидетельствующее о том, что база данных была успешно создана (рис. 23, б).

Выйдете из препроцессора, нажав ЛКМ на кнопку Выход , и убедитесь в том, что рядом с файлом с расши­рением «key» появился файл с расширением «db».

Проведение моделирования

В пункте Simulator в Главном окне нажмите кнопку Старт или кнопку на Панели управления. В появившемся окне с сообщением «The simulation has been submitted» нажмите ЛКМ на кноп­ку ОК.

Нажмите на закладку Сообщения для вывода информации о том, какой шаг рассчитывается в настоящий момент. Обратите внимание на то, что файл базы данных (файл с расширением «db») скрыт зелёной полосой с красной надписью , которая означает, что в данный момент задача рассчитывается. Прежде чем перейти к следующему пункту работы, дождитесь, пока расчет за­кончится, т.е. исчезнет зелёная полоска и надпись .

Для вывода информации полученной в ходе моделирования используется постпро­цессор. Что бы открыть решаемую задачу в постпроцессоре нажмите ЛКМ в пункте Post Processor на надпись «DEFORM-2D Постпроцессор».

После загрузки задачи в постпроцессоре с помощью кнопок, представленных в приложении Г и Д, проведите анализ полученных результатов моделирования. Перейдите на последний шаг расчета, нажав на кнопку Last step (последний шаг) на Панели управления.

Посмотрите картину течения металла по искажению координатной сетки (рис. 24) и векторному полю перемещений (рис. 25). Для построения координатной сетки (рис. 24) нажмите кнопку Flow Net (динамическая сетка) на Панели управления и в появившемся окне Flow Net в строках Starting step и Ending step введите соответственно номер первого (-1) и последнего шага. Нажмите кнопку Next, выберите тип сетки Rectangular (прямоугольная) и снова нажмите Next. В новом окне укажите параметры сетки – введите в поле Number of grids количество разбиений по оси X и Y – 4 и 9. Нажмите ЛКМ кнопку Next, а затем Finish.

Рис. 24. Координатная сетка Рис. 25. Векторное поле перемещений

Для отображения векторного поля перемещений (рис. 25) нажмите кнопку Параметры на Панели управления, затем в окне Параметры в дереве переменных выберите тип переменной «Displacement» (перемещение) и подтип «Total Disp» (суммарное перемещение). В разделе Экран установите флажок напротив надписи «Vector plot» (векторное поле). Нажмите Apply, а затем Close для закрытия окна.

Опишите характер изменения усилия осадки (рис. 26) и нормальных напряжений на контактной поверхности (рис. 27). Для построения графика усилия нажмите кнопку График (Усилия-Перемещения) , а затем в разделе X-axis (ось X) установите флажок напротив надписи «Перемещ». Нажмите ОК.

Перед построением графика изменения нормальных напряжений на контактной поверхности (рис. 27) необходимо отобразить распределение этих напряжений в деформируемой заготовке. Для этого нажмите кнопку Параметры , затем выберите тип переменной «Stress» (напряжение) и подтип «Z» (осевое). В разделе Scaling (масштаб) установите флажок напротив надписи «Local» (локальный масштаб для текущего шага). Нажмите Apply, а затем Close. Нажмите ЛКМ на кнопку Параметры между двумя точками , в появившемся окне перейдите на закладку Following Boundary (по границе) и

Рис. 26. График усилия осадки в зависимости от перемещения верхнего бойка

Рис. 27. График распределения нормальных напряжений

на контактной поверхности заготовка-боек

в разделе Sampling Points (ключевые точки) передвиньте ползунок на значение 1000. В окне Display щелчком ЛКМ укажите крайние точки контактной поверхности заготовка-боек (верхний или нижний). Нажмите на кнопку Calculate (расчет), а затем Закрыть.

Дайте анализ напряженно-деформированного состояния по рис. 28 и рис. 29. Как и в предыдущем случае для отображения распределения интенсивности напряжений и деформаций (рис. 28) нажмите на кнопку Параметры , затем выберите тип переменной «Stress» («Strain_Total») и подтип «Effective» («von Mises»). В разделе Экран установите флажок напротив надписи «Solid» (сплошной), а в разделе Scaling установите флажок напротив надписи «Local». Нажмите Apply, а затем Close.

Рис. 28. Распределение интенсивности напряжений (а) и деформаций (б)

Для того чтобы узнать напряженное состояние в точке (рис. 29, а), нажмите на кнопку Элементы объекта и в появившемся окне перейдите на закладку Stress (напряжение). Затем щелчком ЛКМ в окне Display укажите анализируемую точку заготовки, при этом выбранный элемент изменит цвет на зеленый. В окне Element Data в строках X/R, Y/Z, Z/Theta и XY/RZ отображаются текущие значения соответственно радиального, осевого, тангенциального и касательного напряжений в МПа.

Рис. 29. Напряженное состояние (а) и характер изменения

в зависимости от перемещения (б)

Перед построением графика изменения интенсивности деформаций (рис. 29, б) необходимо отобразить распределение этих деформаций в деформируемой заготовке, используя кнопку Параметры . Затем нажать на кнопку Отслеживание точек , щелчком ЛКМ в окне Display указать нужные точки на заготовки и в окне Отслеживание точек нажать Next, а потом Finish.

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет по лабораторной работе оформляется в текстовом редакторе MS Word и должен состоять из следующих структурных элементов:

1. Титульный лист (образец оформления приведен в приложении Е).

2. Цель работы.

3. Краткие теоретические сведения:

- сущность процесса осадки;

- схема осадки цилиндрической заготовки плоскими бойками.

4. Результаты моделирования осадки:

- компьютерная модель осадки;

- искажение координатной сетки и векторное поле перемещений при осадке;

- график усилия осадки в зависимости от перемещения;

- распределение интенсивности напряжений и деформаций;

- схемы главных нормальных напряжений в центре осаженной заготовки и в области наибольшей бочкообразности;

- график распределения нормальных напряжений на контактной поверхности заготовка-боек.

5. Анализ полученных результатов моделирования.

6. Выводы по проведенным исследованиям.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Дайте определение процесса осадки заготовок между плоскими параллельными бойками.

2. Перечислите области использования осадки.

3. Перечислите основные зоны деформации при осадке.

4. Что можно наблюдать при осадке высоких заготовок?

5. Как влияют силы трения на течение металла при осадке?

6. Опишите схемы главных нормальных напряжений и деформаций при осадке.

7. В каких областях при осадке могут возникнуть трещины?

8. Как распределяются нормальные напряжения на контактной поверхности?

9. Для моделирования каких процессов ОМД используется программ DEFORM-2D?

10. Перечислите способы построения геометрии заготовок и деформирующего инструмента в DEFORM-2D.

11. За что отвечает окно Simulation controls (настройки задачи)?

12. Как расположить объекты по отношению друг к другу?

13. Как задают условия трения на контактных поверхностях заготовка-инструмент?

14. Как подсчитать число шагов по перемещению главного инструмента?

15. Зачем нужно создавать базу данных?

16. Какой инструмент называют главным?

 

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Тылкин, М.А. Штампы для горячего деформирования металлов [Текст] / М.А. Тылкин, Д.А. Васильев, А.М. Рогачев идр. – М.: Высш. шк., 1977-496с.

2. Яловой, Н.И. Тепловые процессы при обработке металлов и сплавов давлением [Текст] / Н.И. Яловой, М.А. Тылкин, П.И. Полухин и др. – М.: Высш. шк., 1973 – 631с.

3. Перлин, И.Л. Теория прессования металлов [Текст] / И.Л. Перлин, Л.Х. Райтбарг – М.: Металлургия, 1975-448с.

4. Гун, Г.Я. Прессование алюминиевых сплавов [Текст] / Г.Я. Гун, В.И. Яковлев, Б.А. Прудковский и др. – М.: Металлургия, 1974-336с.

5. Шенк, Х. Теория инженерного творчества. [Текст] / Х. Шенк – М.: Мир, 1972-381с.

6. Адлер, Ю.П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий [Текст] / Ю.П. Адлер, Г.В. Маркова, Ю.В. Грановский – М.: Наука, 1976-279с.

7. Каргин, В.Р. Основы инженерного творчества [Текст] / В.Р. Каргин, В.М. Зайцева – Самара, 2001-86с.

8. Брюханов, А.Н. Ковка и объемная штамповка [Текст] / А.Н. Брюханов – М.: Машиностроение, 1975 – 408с.

9. Сторожев, М.В. Теория обработки металлов давлением [Текст] / М.В. Сторожев, Е.А. Попов – М.: Машиностроение, 1971 – 424с.

10. Харламов, А.А. DEFORM-2D: лабораторные работы [Текст] / А.А. Харламов – М.: Артех, 2000 – 93с.

11. Каргин, В.Р. Моделирование процессов обработки металлов давлением в программе DEFORM-2D [Текст] / В.Р. Каргин, А.П.Быков, Б.В. Каргин, Я.А. Ерисов – Самара: Изд-во МИР, 2011-170с.

12. Румшиский, Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента [Текст] / Л.З. Румшиский – М.: Наука, 1971-192с.

13. Чижиков, Ю.М. Теория подобия и моделирования процессов обработки металлов давлением [Текст] / Ю.М. Чижиков – М.: Металлургия, 1970-294с.

14. Федоров, В.В. Теория оптимального эксперимента (планирование регрессионных экспериментов) [Текст] / В.В. Федоров – М.: Наука, 1971 – 312с.

 

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение А Значение G-критерия Кохерна при уровне значимости 5%

 

№ I=1 I=2 I=3 I=4 I=5 I=6
0,9985 0,9750 0,9392 0,9057 0,8772 0,8534

 

Приложение Б Значение t – критерия Стьюдента при уровне значимости 5%

 

Число степеней свободы
Значения критерия 12,71 4,3 3,18 2,78 2,57 2,45 2,36 2,30 2,26 2,23 2,20

 

 

Приложение Г Значение F-критерия Фишера при уровне значимости 5%

 

164,4 199,5 215,7 224,6 230,2 234,0
18,5 19,2 19,2 19,3 19,3 19,3
10,1 9,6 9,3 9,1 9,0 8,9
7,7 6,9 6,6 6,4 6,3 6,2
6,6 5,8 5,4 5,2 5,1 5,0
6,0 5,1 4,8 4,5 4,4 4,3
5,5 4,7 4,4 4,1 4,0 3,9
5,3 4,5 4,1 3,8 3,7 3,6

Приложение Г Фрагмент таблицы случайных чисел

ПРИЛОЖЕНИЯ