筒形件FEA分析报告.doc

台州学院
机械工程学院
Q235钢筒形件拉深的FEA分析报告
班级 xxxxxxxxx
学号 xxxxxx xxxxx
名字 xxxxxxx
完成日期 xxxxx 年 xx 月 xx 日
目录
一、问题描述 1
二、 FEA模型确立 1
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3
5
三、结果分析与讨论 6
变形机理分析 6
7
7
8
9
9
凹模和板料摩擦系数的影响 10
11
四、总结 12
问题描述
如下图所示为筒形件拉深的示意图,尺寸如下图所示,凸模半径为50mm,,,压边力为3000N,材料为Q235,杨氏模量为210GPa,,拉深的筒形件深度为45mm,即凸模行程向下45mm。
图1-1 模型示意图
结果要求:
1. 出一张变形态图
2. 拉深结束应变从杯子心部到法兰边缘的分布图,说明破裂的位置。
3. 模具和工艺参数影响性分析。
FEA模型确立

根据几何的轴对称特性选择轴对称模型
拉深材料
对称轴
die
punch
holder
图2-1-1 简化的轴对称模型
图 2-1-2 四边形网格划分

Punch部分划分成39个部分,其中弯曲圆角部分为15 网格类型:RAX2
Die 部分划分40个部分,其中弯曲圆角部分为10 网格类型:RAX2
Holder 部分划分成34个部分网格类型:RAX2
Blank 部分划分成40个部分网格类型:CAX4R
一共划分成153个部分

边界
Step-1 holder force
PunchàU1=0, U2=0, UR3=0固定凸模
Die àU1=0, U2=0, UR3=0固定凹模
HolderàU1=0, UR3=0约束压边圈x方向,y方向自由
Blank 左侧对称面约束X方向,U1=0
Step-2 punching
Punch U1=0, U2=-45 , UR3=0 凸模向下运动45mm
Step-3 remove die
Blank U1=0,U2=0,U3=0,固定拉深件
Step-4 spring back
Blank 计算回弹时右侧上点约束U1=0, U2=0, UR3=0
图2-2-1 材料的边界条件
载荷
Holder加压边力,y方向加Concentrate force, CF2=-3000N
图2-2-2 材料上施加的载荷


图2-3-1 blank和punch接触
Blank和die
图2-3-2 blank和die接触

图2-3-3 blank和holder接触

材料:Q235,杨氏模量为210GPa,,屈服强度为235MPa.
材料的真实应力应变曲线如下图所示,材料的名义屈服应力为235MPa,,从而得知真实应力为242MPa,,,名义应力为400MPa,,,塑性应变为1.
图2-4-1 材料应力应变曲线
参考资料:Q235钢真实应力-应变曲线研究
田芳,刘财喜,刘芳,罗武,邓瑞基,陈胜铭,罗迎社
(中南林业科技大学流变力学与材料工程研究所,湖南长沙410004)
图2-4-2 Q235成形极限图
结果分析与讨论
变形机理分析
拉深前后相应于筒壁部分的材料周向受到压缩变形,径向受到拉深变形,变形程度沿筒高方向增长,且圆角以上部位周向压缩变形大于径向伸长变形。周向受压的材料向筒壁厚度和高度方向转移,越靠近口部需要转移的材料越多,故壁厚和硬度越高。筒底圆角稍上部位的材料,拉深开始时处于凸、凹模之间,周向压缩小,需要转移的材料少,变形硬化程度低,又受不到凸模圆角处的有益摩擦作用,故成为筒壁部分承载最弱的部分,该位置成为拉深断裂可能发生的危险截面。位于凹模圆角部分的材料,周向受压,径向受拉,同时外侧还受到凹模圆角的顶压作用,沿厚向产生压应力,该区径向拉应力大于周向压应力,当坯料流过凹模圆角时,同时受到摩擦、弯曲和拉直作用,