圆柱体挤压成型接触非线性有限元分析

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本文摘要（由AI生成）：

本文描述了圆柱体挤压成型模型的静力学分析过程。模型由双线性弹塑性材料的圆柱形毛坯件和结构钢模具组成。通过设置软件参数和材料属性，对模型进行网格划分和接触设置。在施加位移载荷后，进行结构静力学分析，得到不同时刻的等效应力云图。该方法可用于模拟圆柱体挤压成型过程中的力学行为，为工程应用提供有价值的参考。

1-问题的描述

如图所示给出了圆柱体挤压成型模型，该模型由圆柱形毛坯件和圆环体的模具组成。

圆柱形毛坯件为双线性弹塑性材料模型，弹性模量为2E10Pa，泊松比为0.32，屈服强度为3E8Pa，切向模量为2E7Pa；模具的材料为结构钢；二者的摩擦系数为0.1。

如图所示，完全固定模具的外圆面，在圆形毛坯件的一端施加0.12m位移载荷。

2-软件设置方法

图结构静力学分析系统图

单击结构静力学分析系统中的工程数据（Engineering Data）子模块，在Material选项中定义毛坯件材料名称为毛坯件，然后在左侧Toolbox，双击Isotropic Elasticity和Bilinear Isotropic Hardening，然后按照如图所示，输入毛坯件材料参数。

图毛坯件材料数据

图导入模型

单击Model>Geometry>毛坯件，则弹出如图所示的模型细节设置面板，用户按照图所示的将材料分配为毛坯件。

图模型细节设置面板

右击Connection>Insert>Manual ContactRegion，在弹出的接触细节设置面板中，设置圆柱形毛坯件外表面为接触面，设置模具的内表面为目标面，设置接触类型为摩擦接触（Frictional），摩擦系数为0.1，具体设置如图所示。

图接触设置细节面板

右击Connection>Insert>Joint，在弹出的如图所示的运动副设置细节面板，设置连接类型（Connection Type）为体-地面连接（Body-Ground），设置类型（Type）为固定（Fixed），选择作用位置为模具的外圆形。

图运动副设置细节面板

单击Mesh，在如图所示的Mesh细节设置面板中，设置Element Midside Nodes选项为Kept，右击Mesh，选择Generate Mesh，完成网格划分，如图给出了生成的有限元模型。

单击AnalysisSettings，弹出如图所示的结构静力学分析设置面板，将自动时间步（Auto TimeStepping）设置为On，定义方式（Define By）设置为Substeps，初始子步为（Initial Substeps）100，最小子步（Minimum Substeps）为50，最大子步（MaximumSubsteps）为2000，将Large Deflection设置为On，表示打开了大变形分析。