[发明专利]一种分析挤压模不等长工作带结构尺寸的数值模拟方法

摘要

一种分析优化挤压模不等长工作带结构尺寸的数值模拟方法，对型材挤压过程进行模拟，模具表面与工作带设为两个独立实体，工作带表面与挤压方向呈1～2°的倾角的斜面工作带，进行三维造型组装后，进行网格划分，设置分体式摩擦边界条件，变形体和挤压筒内壁、模具表面间选用常规摩擦模型，即采用恒定摩擦因子的剪切摩擦模型；变形体和工作带表面之间采用与压力有关的库仑摩擦模型。在有限元软件中施加挤压工艺参数，生成数据文件，进行模拟分析。本发明综合分体式建模、斜面工作带、分体式摩擦边界条件等方法，解决变形体和不等长工作带表面产生分离或局部接触的问题。

主权项

一种分析挤压模不等长工作带结构尺寸的数值模拟方法，其特征在于，其包括以下步骤：(1)采用有限元软件Deform‑3D对型材挤压过程进行模拟，先处理几何模型，采用分体式几何建模，将挤压模分为两独立的实体，即一个是模具型腔部分，即另一个不等长工作带作为一独立的实体，模具表面作为一个独立的实体，采用软件Pro/ENGINEER进行几何实体模型的构建；(2)采用斜面工作带，斜面工作带表面与挤压方向呈1～2°的倾角，使模孔入口端尺寸略大于出口端，斜面工作带的模孔出口端尺寸与原模孔尺寸相同，(3)在Pro/ENGINEER软件中，对所构建模具、不等长工作带、挤压筒、变形体、挤压垫进行组装，然后分别保存为STL模型；(4)将STL模型导入有限元软件Deform‑3D中，采用四面体网格单元，绝对网格划分；对于不等长工作带部分，其网格尺寸要小于最小部位尺寸1/5，对于与其分离的模具的模孔部分的网格尺寸应与不等长部分相对应；模具表面作为一个独立的实体，采用软件Pro/ENGINEER进行几何实体模型的构建；(5)对金属变形体进行分段网格细化，在模孔入口处进行网格单元局部细化，其中模孔入口处采用最小网格；(6)设置分体式摩擦边界条件，变形体和挤压筒内壁、模具表面间选用常规摩擦模型，采用恒定摩擦因子的剪切摩擦模型，其中m：摩擦因子，τ：接触摩擦切应力，σ：材料的流动应力，m＝1；(7)变形体和不等长工作带表面之间采用与压力有关的库仑摩擦模型，μ＝μ0(1‑e‑α(pres))，其中μ：摩擦因子，μ0常数，α：常数，pres：压力，μ0＝0.57，α＝0.012；(8)在有限元软件Deform‑3D中，施加挤压工艺参数，有限元模拟时的计算步长应为变形体最小单元尺寸的0.01～0.08倍，接触容差设置为0.1mm，生成数据文件，进行模拟分析。