ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.12.2023
Просмотров: 75
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ООО «Инжиниринговая компания Артех»
121552, Москва, ул. Оршанская д.3
Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru
, mail: info@artech-eng.ru
65
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
ООО «Инжиниринговая компания Артех»
121552, Москва, ул. Оршанская д.3
Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru
, mail: info@artech-eng.ru
66
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 операции (Работы 5 - 8) ). Используйте кнопку Импорт БД
. Для загрузки Spike.DB (находится в 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, Деформированиевключено, а Теплопередача выключена.
ООО «Инжиниринговая компания Артех»
121552, Москва, ул. Оршанская д.3
Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru
, mail: info@artech-eng.ru
67
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 иЧерез 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.
1)
Выберите граничное условие Плоскости Симметрии (Symmetry plane), затем добавьте граничное условие для каждой из плоскостей симметрии Верхнего Штампа.
2) Примените граничное условие V
z
= 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.
ООО «Инжиниринговая компания Артех»
121552, Москва, ул. Оршанская д.3
Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru
, mail: info@artech-eng.ru
68
Если Вы сделали объект прозрачным (нажав кнопку пока Верхний Штамп выбран в Дереве
Объектов) интерполированные силы будут видны.
9.5.3. Нижний штамп
Измените Тип Нижнего Штампа на Упругий.
1) выберите граничное условие Плоскости симметрии (Symmetry plane), добавьте 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
ООО «Инжиниринговая компания Артех»
121552, Москва, ул. Оршанская д.3
Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru
, mail: info@artech-eng.ru
69
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.
1)
Задайте граничное условие Плоскость Симметрии (Symmetry plane) для двух плоскостей симметрии Верхнего Суппорта.
2) Примените граничное условие V
z
= 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 дляИнтерференции (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
ООО «Инжиниринговая компания Артех»
121552, Москва, ул. Оршанская д.3
Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru
, mail: info@artech-eng.ru
70
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.
1)
Задайте граничное условие Плоскости Симметрии (Symmetry plane) для двух плоскостей симметрии Нижнего Суппорта.
2) Примените граничное условие V
z
= 0 Скорость (Velocity)для нижней поверхности, так чтобы
ООО «Инжиниринговая компания Артех»
121552, Москва, ул. Оршанская д.3
Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru
, mail: info@artech-eng.ru
71
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.
Нажмите кнопку для открытия окна Взаимодействие объектов. Добавьте отношения используя кнопку и определяя отношения как показано ниже.
Используйте для установки подходящей точности контакта и нажмите
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
Object Mode), который позволяет Вам изменить видимость объектов. Используйте для включения контакта Верхнего и Нижнего Штампов и установите прозрачность для обоих объектов, используя кнопку для каждого из них.
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
ООО «Инжиниринговая компания Артех»
121552, Москва, ул. Оршанская д.3
Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru
, mail: info@artech-eng.ru
72 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.
ООО «Инжиниринговая компания Артех»
121552, Москва, ул. Оршанская д.3
Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru
, mail: info@artech-eng.ru
73
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
ООО «Инжиниринговая компания Артех»
121552, Москва, ул. Оршанская д.3
Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru
, mail: info@artech-eng.ru
74
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
ООО «Инжиниринговая компания Артех»
121552, Москва, ул. Оршанская д.3
Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru
, mail: info@artech-eng.ru
75
оптимизации характеристики моделирования - определение сетки, которая будет обсуждена позже в работе.
1 2 3 4 5 6 7
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: IDS_Link_Billet.stl
Объект 2: Верхний штамп: IDS_Link_Top.stl
Объект 3: Нижний штамп: IDS_Link_Bottom.stl
Заготовка пластичная. 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:
ООО «Инжиниринговая компания Артех»
121552, Москва, ул. Оршанская д.3
Тел: +7 (495) 141-95-74 www: www.artech-eng.ru
, mail: info@artech-eng.ru
76 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 и установите активным Целевой Объем (Target Volume).
Нажмите кнопку для вычисления объема геометрии заготовки и объема сетки.. В основном,