Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний технічний університет України Київський політехнічний інститут
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2011
Тип роботи:
Курсова робота
Предмет:
Чисельні методи
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Національний технічний університет України
«Київський політехнічний інститут»
Механіко-машинобудівний інститут
Кафедра
«Механіки пластичності матеріалів та ресурсозберігаючих процесів»
Курсова робота
з дисципліни
«Чисельні методи вирішення прикладних задач обробки металів тиском»
Київ 2011
Вступ 3
Розділ 1. Основні положення методу скінчених елементів (МСЕ) 4
Основні залежності МСЕ 4
Алгоритм вирішення задачі МСЕ 4
Розділ 2. Підготовка вихідних даних для моделювання процесу МСЕ.... 5
Схема процесу ОМТ 5
Розрахункова схема 5
Підготовка даних 6
Файл вихідних даних 10
Розділ 3. Результати моделювання . .. 11
Залежність зусилля деформування від переміщення інструмента.....11
Розподіл питомих зусиль на деформуючому інструменті 11
Розподіл напружень і деформацій в об'ємі заготовки 13
Висновки 14
Література 15
Вступ
Мета курсової роботи полягає в тому, щоб закріпити теоретичний матеріал, реалізувати на практиці знання щодо моделювання процесів обробки металів тиском методом скінчених елементів для аналізу напруженого деформованого стану, питомих зусиль та загального зусилля. Для цього виходячи з розрахункової схеми змоделювати технологічний процес виготовлення даного виробу.
Чим менший час який витрачається на розробку моделі процесу виготовлення деталі, тим більш висока продуктивність та досконаліший процес обробки тиском.
Суть роботи зводиться до розробки процесу виготовлення деталі з визначенням оптимальних силових режимів, питомих зусиль та напруженого деформованого стану. Завданням роботи є підготовка вихідних даних для моделювання прямого видавлювання стакана методом скінчених елементів. Дані готують до пакету прикладних програм, який створений на кафедрі МПМ та РП НТУУ «КПІ»
Розділ 1. Основні положення методу скінчених елементів (МСЕ)
1.1. Основні залежності МСЕ
Для моделювання процесів ОМТ на базі методу скінченних елементів (МСЕ), які зведені до вісесиметричної або плоскої задачі, був вибраний ізопараметричний чотирьох кутовий квадратичний восьми вузловий скінчений елемент. Для моделювання вихідну суцільну заготовку необхідно розробити сіткою скінчених елементів, які пов'язані між собою в вузлових точках і зусилля не можуть передаватись через бокові поверхні елементів. Елементи і вузли нумерують для того, щоб представити, з яких вузлів складаються елементи.
Для розподілу заготовки довільної форми на скінченні елементи її необхідно представити у вигляді чотирикутників. Не порожні зони зазначають цифрою-1,порожні-0. Зв'язок зон між собою представляється ключовою діаграмою (КД). КД має розмір по горизонталі і вертикалі. Крайні точки не пустих зон нумеруються для складання індексів зон та введення геометрії заготовки по координатах точок ріг.Індекси не порожніх зон описують згідно ключової діаграми починаючи з крайньої лівої точки і в напрямку обходу зони проти годинникової стрілки. Якщо не порожні зони будуть розподілятися рівномірно на скінчені елементи, то між точками ставлять цифру 0. За необхідності згущення сітки елементів для підвищення точності розрахунків необхідно виділити точки.
Дані готують до пакету прикладних програм, який створений на кафедрі МПМ та РП НТУУ «КПІ»
1.2. Алгоритм вирішення задачі МСЕ
1. Підготовка розрахункової схеми процесу обробки металів тиском.
2. Підготовка даних для врахування граничних умов і властивостей матеріалу при моделюванні процесів обробки металів тиском МСЕ.
Створення файлу вихідних даних.
Обробка даних комп'ютерною програмою.
Обробка даних отриманих результатів.
Розділ 2. Підготовка вихідних даних для моделювання процесу МСЕ
2.1. Схема процесу ОМТ
Заготовка 4 із сталі 20 висаджується по матриці 2 за допомогою пуансона 1. Формоутворення виробу виконується одночасно течією металу по поверхні матриці при переміщенні пунсона вниз, відбувається 65% висадка головки (рис.2.1).
Рис 2.1 Висадка відкрита
2.2. Розрахункова схема
Розрахункова схема на рис. 2.2 (задача вісесиметрична, показана половина заготовки). Перед висадкою вихідна циліндрична заготовка 4 радіусом r = 8мм і висотою H = 55мм нижнім торцем встановлена на поверхню виштовхувача 3. Деформування заготовки виконується пуансоном 1 з плоским робочим торцем, який зміщується в зворотному напрямку осі z з переміщенням U0 = 0.1мм на кожному кроці навантаження. Всі розміри, які наведені на рисунку відомі. Відома також марка матеріалу (сталь 20) та коефіцієнт тертя (µ = 0.08) на всіх контактуючих поверхнях
Рис 2.2 Розрахункова схема
2.3. Підготовка даних
Підготовка файлу вихідних даних для розподілу вихідної заготовки на восьми вузлові ізопараметричні скінченні елементи складається з 19 рядків.
Перший рядок файлу, який записується у форматі 4I5 (4 числа, на кожне число відводиться 5 позицій), містить інформацію про кількість не порожніх зон (1), горизонтальний (1) та вертикальний (1) розмір ключової діаграми (КД), кількість опорних точок (4) для опису індексів зон, кількість вузлів в скінченому елементі (8).
Другий рядок файлу даних містить інформацію про індекси зон. Він записується у форматі 16I5 (в одному рядку записують індекси двох не порожніх зон). У нас одна не порожня зона з індексами 3 0 4 0 2 0 1 0.
В третьому рядку файлу даних у форматі 16I5 записують КД по рядках зверху-вниз. У нашому випадку КД по горизонталі 1 і по вертикалі 1.
Четвертий рядок у форматі 16Т5 містить інформацію про число розподілу непустих зон на скінченні елементи. Розподіл виконується по КД. Спочатку по кожному стовпчику, потім по кожному рядку. Розмір скінченого елементу 1x1 Оскільки r = 8 мм, то розподіляємо на 8 елементів, по висоті H = 55мм на 55 елементів.
У п'ятому і в подальших рядках записують координати точок 1- 4 послідовно у форматі 2F6.2 в одному рядку координати однієї точки р і z з точністю до сотих міліметра:
1 - (0.00; 55.00),
2 - (8.00; 55.00),
3 - (0.00; 0.00),
4 - (8.00; 0.00).
Шостий рядок цього файлу містить таку інформацію:
1 число - кількість поверхонь, на яких відомі переміщення, що співпадають з координатними осями р і z. Це наступні поверхні ab, cb , dc , da. Таким чином кількість поверхонь – 4.
2 число - кількість відомих значень переміщень, що співпадають з координатними осями ріг. Всього відомо два переміщення: 1 = -0,1мм і 2 = 0мм.
3 число - кількість поверхонь, на яких відомі переміщення, що не співпадають з координатними осями р і z. Кількість поверхонь - 0.
4 число - кількість відомих значень переміщень, що не співпадають з координатними осями ріz. Дорівнює 0.
число - кількість поверхонь, на яких діє розподілене навантаження. Таких поверхонь у завданні не має, тому кількість поверхонь дорівнює 0.
число - кількість відомих значень розподіленого навантаження, дорівнює 0.
7 число - кількість поверхонь, на яких має місце тертя між металом і деформуючим інструментом. По розрахунковій схемі маємо наступні поверхні: ab і сf Таким чином, кількість поверхонь 2.
8 число - кількість відомих значень коефіцієнта тертя. В завданні заданий один коефіцієнт тертя і він дорівнює 0.1.
9 число - число-індикатор, яке вказує можливість розрахунку ступеня використання ресурсу пластичності металу, що деформується. 0 - розраховувати не потрібно.
11 число - індикатор, яке вказує можливість врахування температури. 0 - враховувати не потрібно.
12 число - кількість поверхонь, на яких необхідно вирахувати зусилля деформування. В завданні зусилля необхідно вирахувати на пуансоні (поверхня ab). Таким чином, кількість поверхонь 1.
13 число - 1 - розраховувати руйнування матеріалу.
Сьомий рядок цього файлу містить інформацію про координати поверхні з відомими переміщеннями, що співпадають з координатними осями р і z, номер переміщення, вісь вздовж якої відбувається переміщення (р = 1, z = 1), два останніх числа - номер переміщення поверхні в напрямку р і z відповідно.
ab: 0.00 55.00 15.00 55.00 1 2 2 1
cb: 8.00 0.00 8.00 55.00 2 1 2 2
dc: 0.00 0.00 8.00 0.00 2 2 2 2
da: 0.00 0.00 0.00 55.00 2 1 2 2
У восьмому рядку вводять величини 1 і 2 переміщень, що співпадають з координатними осями р і z, (-0.1 і 0.00 відповідно) у форматі 6Е10.0 (в строчці 6 чисел, на кожне число відводиться 10 позицій).
Одинадцятий рядок містить інформацію про 2 поверхні, на яких має місце тертя (поверхні: ab і сf). Вказуємо координати поверхонь, номер коефіцієнта тертя, два останніх числа - номер переміщення поверхні в напрямку р і z відповідно.
cf: 8.00 0.00 8.00 40.00 1 2 2
ab: 0.00 55.00 15.00 55.00 1 2 2
У дванадцятому рядку записують величину одного коефіцієнта тертя (µ= 0.1) у форматі Е10.0.
У тринадцятому рядку записують інформацію про поверхні, на яких необхідно вирахувати зусилля деформування.
ab: 0.00 55.00 15.00 55.00 2 1
Чотирнадцятий рядок містить інформацію про властивості сталі20. модуль Юнга - 210000МПа, коефіцієнт Пуассона - 0.3, умовна межа течії - 260МПа, величини коефіцієнтів k, n для апроксимації діаграми істинних напружень відповідно 670 і 0.56, коефіцієнти а = 4.2 і b = 2.3 для апроксимації експериментальної діаграми.
2.4. Файл вихідних даних
Кінцевий файл для моделювання процесів ОМТ метод скінчених елементів складається із рядків файлів, які підготовлені в підрозділі 2.3. Файл набирається в текстовому редакторі Блокнот, зберігається під назвою mke.dat і має вигляд:
1 1 1 4 8
3 0 4 0 2 0 1 0
1 1
8 55
0.00 55.00
8.00 55.00
0.00 0.00
8.00 0.00
4 2 0 0 0 0 0 2 1 0 0 0 1 1
0.00 55.00 15.00 55.00 1 2 2 1
8.00 0.00 8.00 55.00 2 1 2 2
0.00 0.00 8.00 0.00 2 2 2 2
0.00 0.00 0.00 55.00 2 1 2 2
-0.10 0.00
8.00 0.00 8.00 40.00 1 2 2
0.00 55.00 15.00 55.00 1 2 2
0.08
0.00 55.00 15.00 55.00 2 1
210000.0 0.3 260.0 670.0 0.56 4.2 2.3
Розділ 3. Результати моделювання 3.1. Залежність зусилля деформування від переміщення інструмента
З файлу REZULT2.DAT отримали дані для побудови графіку залежності зусилля деформування від переміщення інструмента (рис.3.1).
Рис. 3.1. Залежність зусилля деформування від переміщення інструмента.
3.2. Розподіл питомих зусиль на деформуючому інструменті
З файлу FINEL.PLT отримали дані для побудови розподілу питомих зусиль на деформуючому інструменті (рис. 3.2 і рис. 3.3).
Рис. 3.2. Розподіл питомих зусиль на пуансоні.
Рис 3.2 Розподіл питомих зусиль на стінці матриці.
3.3 Розподіл напружень і деформацій в об’ємі заготовки
Рис 3.3 Розподіл напружень і деформацій в об’ємі заготовки
Висновки
В ході виконання роботи були закріплений теоретичний матеріал, реалізовані на практиці знання щодо моделювання процесів обробки металів тиском методом скінчених елементів для аналізу напруженого деформованого стану, питомих зусиль та загального зусилля. Для цього виходячи з розрахункової схеми змодельований технологічний процес виготовлення даного виробу.
Під час моделювання процесу виготовлення деталі були визначенні оптимальні силові режими, питомі зусилля та напружений деформований стан.
Література
Морозов Е.М. Метод конечних злементов в механике разрушения / Е.М. Морозов, Г.П. Никишков. - М.: Наукп, 1980.-256 с.
Унксов Е.П. Теория пластических деформаций металлов / Е.П. Унксов, У. Джонсон, В.Л. Колмогоров и др.; под. ред. Е.П. Унксова, А.Г. Овчинникова. -М.: Машиностроение, 1983.-598 с.
Кроха В.А. Кривьіе упрочнения / В.А. Кроха. - М.: Машиностроение, 1980.-175 с.
Огородников В.А. Оценка деформируемости металлов при обработке давлением / В.А. Огородников. - К.: Вища школа, 1983. - 175 с.
5. Колмогоров В.Л. Напряжения, деформаций, разрушение / В.Л. Колмогоров. - М.: Металлургия, 1970. - 272 с.
31.03.2013 00:03-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора