ABAQUS轧制教程.docx
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ABAQUS轧制教程.docx
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ABAQUS轧制教程
2D热耦合轧制教程
本教程为热-机械耦合轧制教程,所用材料为Q235,采用SI(mm)单位制(mm、N、J、MPa、摄氏度)
1.建立刚体轧辊,首先选择
创建新零件,修改零件名字为“zhagun”。
,选择2DPlanar创建二维零件,零件属性选择分析刚体“Analyticalrigid”,尺寸为1000,点击“continue”
点击
创建圆弧(由于ABAQUS不支持大于等于180度的分析刚体圆弧,所以一个完整的轧辊至少分为3段,本例将刚性轧辊分成4段),在提示区内输入轧辊中心坐标为
“0,101”,然后输入圆弧的第一点坐标(0,1),第二点坐标(-100,101),建立第一个圆弧。
然后建立第二个圆弧,点击
,选择第一个圆弧的圆心O,再选择第一个圆弧末端的端点B,在提示区输入“0,201”,作为第二个圆弧的末端,创建第三个圆弧同样选择圆心O,选择第三个圆弧的末端C,输入坐标“100,101”,同理建立第四段弧线,并和第一段弧线起点重合,完成轧辊刚体的草绘。
点击提示区“Done”完成草绘,创建轧辊元件。
ABAQUS软件针对每一刚体必须设置其相对的参考点,否则软件无法计算。
点击“tool--referencepoint”,然后选择轧辊中心设为参考点。
完成轧辊元件的创建。
2.建立轧板,新建零件
,名字改为“zhaban”选择“2DPlanar”,零件类型选择变形体“Deformable”,“BaseFeature”选择“shell”,模型尺寸仍为1000,点击“continue”。
点击
创建轧板,在提示区输入“-20,0”,然后输入对角点“-120,1.2”,完成轧板元件。
3.创建材料属性,将Module:
模式选择为Property,
,点击
创建新材料,材料名称为Q235。
点击“General-density”创建材料密度,输入7.85e-9(T/mm^3)
点击“mechanical-Elasticity-elastic”创建材料的基本属性,勾选Usetemperature-dependentdata,按下表输入Q235的基本参数。
点击“mechanical-Plasticity-Plastic”,同样勾选Usetemperature-dependentdata,创建Q235材料的塑性参数。
YieldStress
PlasticStrain
Temp
339.4
0
0
405.32
0.06
0
453.24
0.1
0
523.13
0.2
0
569.05
0.32
0
595.01
0.42
0
622.96
0.6
0
305.52
0
200
311.48
0.07
200
353.41
0.1
200
443.26
0.22
200
495.17
0.33
200
533.11
0.43
200
589.02
0.6
200
281.45
0
400
300.38
0.08
400
321.3
0.14
400
445.21
0.3
400
507.15
0.5
400
517.14
0.61
400
269.13
0
600
288.12
0.1
600
320.49
0.22
600
369.61
0.32
600
400.06
0.4
600
431.26
0.6
600
点击“mechanical-Expansion”,同样勾选Usetemperature-dependentdata创建材料的热膨胀系数。
Expansioncoeffappha
Temp
1.16E-05
0
1.40E-05
200
1.50E-05
300
1.59E-05
400
1.66E-05
500
1.64E-05
600
点击“Thermal-Conductivity”,同样勾选Usetemperature-dependentdata创建材料的导热系数。
Conductivity
temp
56.9
0
53.5
200
49.4
300
45.2
400
41.3
500
37.6
600
点击“Thermal-SpecificHeat”,同样勾选Usetemperature-dependentdata创建材料的比热。
SpecificHeat
Temp
451000000
0
533000000
200
568000000
300
611000000
400
677000000
500
778000000
600
点击“Thermal-Inelasticenergy”,默认0.9.
点击“OK”,完成材料模型创建。
创建材料截面(由于ABAQUS中,所有的材料模型必须赋予给截面,再将截面赋予定义的元件),点击
,创建截面,name输入“zhaban”,类型选择“Solid”,Type选择各向同性“Homogeneous”,点击“continue”
弹出编辑界面属性对话框,Material选择“zhaban”,点击“OK”
点击
,框选整个轧板,将截面属性赋予轧板。
4.进入组件模块创建组件,选择
,点击
创建组件,按住Ctrl键,选择两个零件,类型选择“Dependent(meshonpart)”点击“ok”
完成组件,如图
5.创建分析步,选择
,点击
,创建分析步,name输入“zhazhi”,Proceduretype选择“General”,分析步类型选择“Dynamic,Temp—disp,Explicit”分析步,点击“continue”。
在编辑分析步对话框内,选择“Basic”,Timeperiod输入时间0.15(轧制时间为0.15s),选择Massscaling,勾选Usescalingdefinitionsbelow(定义质量放大系数),点击create,在Scalebyfactor输入数值10000,其它接受默认设置,点击“OK”,点击“OK”,完成分析步设定。
定义接触属性,选择
,点击
创建接触,Step选择“zhazhi”,接触类型选择“Surface-to-Surfacecontact(Explicit)”,点击“continue”
首先选择刚体辊的表面(ABAQUS默认首先选择刚度大的表面),然后提示区会提示选择何种颜色的面,作为接触表面,选择外表面“yellow”。
然后在提示区内提示第二个接触表面的类型,选择“surface”,然后按住“shift”键选择轧制接触的两表面,选择后,表面应成紫色,点击“Done”进入接触属性定义界面。
Mechanicalconstraintformulation选择“Kinematiccontactmethod”,点击“create”创建新的接触属性。
Type类型选择Contact,点击continue,进入编辑接触属性界面,点击Mechanical-TangentialBehavior,然后Frictionformulation选择“penalty”,输入摩擦系数0.2。
点击Thermal—ThermalConductance,创建接触换热系数。
输入下表。
点击Thermal—HeatGeneration,接受默认设置,完成接触属性定义。
点击
,创建表面热对流,类型选择Surfacefilmcondition,然后按shift选择轧板的外表面,点击“Done”,输入热交换系数0.17,环境温度为20度,点击“OK”。
定义刚体,点击
,name输入“zhagun”,类型选择“RIgidBody”,点击“continue”,点击“AnalyticalSurface”,然后选择“edit”选择轧辊外表面,点击“Done”,在ReferencePoint选择“Edit”,选择轧辊中心点RP,点击“Done”,勾选随温度耦合,点击“OK”完成轧辊刚体定义。
5.定义边界条件,选择
,点击
,创建轧辊边界条件,name输入“zhagun”,类型选择“Mechanical—Velocity/Angularvelocity”,点击“continue”,选择轧辊中心点,点击“Done”,输入V1,V2为0,VR3为10,点击“OK”,完成轧辊的边界条件的创建。
定义轧辊的温度,选择
,弹出边界条件对话框,Step选择“zhazhi",选择“other-Temperature”,然后选择轧辊刚体中心RP点,点击“Done”输入轧辊温度为200度,点击“OK”完成对轧辊的温度定义。
再次选择
,创建轧板边界条件,类型选择Mechanical—Displacement/Rotation。
点击“continue”。
选择轧板的下表面,点击“Done”,勾选U2,输入0。
点击“OK”完成定义。
创建轧板的初速度场,点击
,step选择Initial,类型选择“Machanical—Velocity”,点击continue,框选整个轧板,V1输入800。
点击“OK”,完成初速度场的定义。
定义轧辊的初始温度,点击
,step选择Initial,类型选择“Other—Temperature”,框选整个轧板,输入轧辊温度为500度,点击“OK”完成轧板温度场定义。
6.划分网格,选择
,点击
,单元形状选择四边形“Quad”,分网方式选择“Structured”,点击“OK”,完成网格属性的定义。
点击
,弹出种子定义框,Approxinmateglobalsize输入0.3,点击“OK”。
点击
,提示区显示是否对零件划分网格,选择“Yes”,完成对轧板网格的划分。
然后设置单元类型,选择
,弹出单元属性类型选择“Explicit”,GeometricOrder选择linear,Family选择COupledTemperature—Displacement,单元类型选择CPE4RT。
点击“OK”完成定义。
7.新建任务,选择
,点击
,弹出创建任务对话框,name输入“zhazhi”,选择model-1,点击“continue”。
接受默认设置,点击“OK”。
点击任务管理器,进行任务分析,点击DataCheck,检查数据,点击Submit进行数据运算。
点击Monitor监视任务进程,点击Results打开结果文件。
结果输出选择S-mises应力,观察结轧制应力。
其他选项及含义:
PE:
应变
NT11:
温度
PEEQ:
等效塑性应应变
V:
速度场
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