第1页：第8章 模具应力分析
DEFORM-3D塑性成形CAE应用教程第8章模具应力分析
第2页：本章学习目标
【本章学习目标】
- 了解成形工艺模具受力分析的基本过程；
- 掌握物体速度边界条件的设置；
- 掌握物体反作用力的加载；
- 掌握物体预紧力的加载。
第3页：本章教学要点
第8章教学要点：下表列出相关数据。
第8章教学要点| 相关知识 | 能力要求 | 知识要点 |
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| 模具的类型设置、网格划分及边界条件 | 掌握模具受力分析的基本步骤 | 模具受力分析 |
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| 模具Z向的速度取零及编辑 | 掌握模具受力中的固定设置 | 物体的速度边界 |
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| 作用力的提取，容差的设置及比较 | 掌握模具受成形分析中坯料的反作用力 | 物体受力的加载 |
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| 预紧力方向、大小及加载方法 | 掌握模具间受预应力的设置 | 模具的预紧力 |
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本表依据源文件「相关知识／能力要求／知识要点」三栏结构还原；原文三栏文字连排无分隔，拆分以本章教学要点条目为依据，如与原文排版不一致请以原图为准。
第4页：导入案例：模具寿命
导入案例
- 模具寿命的高低是衡量模具质量的重要指标之一。但是随着工业技术的发展，模具的工作条件日益苛刻，模具的使用寿命严重地影响着工业生产的发展，它不仅影响产品质量，而且还影响生产率和成本。因而提高模具的使用寿命受到了广泛的重视和研究。
第5页：本章介绍
本章介绍
- 该实验的目标是进行模具的应力分析。在对单个工件进行应力分析时，单增量步的模拟就足够得到精确的应力结果。当应力分析在多个模具相互作用下进行时，显然需要更多的增量步才能使得模具在载荷作用下达到平衡状态。
- 在典型的模具应力模拟中，工件将被移除，工件上的载荷力被映射到工具上。在这个试验中，对体积收缩也进行了模拟。
第6页：8.1分析问题
8.1分析问题
- 问题如图所示，上模受到坯料的反作用力和预应力圈的预紧力，下模受到坯料的反作用力和下模板的作用力，分析上下模所受作用力。也就是道钉成形时模具的受力分析。
第7页：模具应力分析工艺参数
模具应力分析工艺参数：下表列出相关数据。
模具应力分析工艺参数| 工艺参数 | 取值 |
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| 分析对象 | 模型采用1/4来分析 |
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| 单位 | 英制（English） |
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| 坯料材料（Material） | AISI-1025 |
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| 模具材料（Material） | AISI-H-13 |
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第8页：8.2建立模型
8.2建立模型
第9页：8.2.2载入数据文件中的计算步
8.2.2载入数据文件中的计算步载入Spike.DB文件(在Problem\Spike文件夹下面）
第10页：
第11页：8.2.3设置模拟控制
8.2.3设置模拟控制
第12页：
第13页：添加附加工具与删除Billet
8.2.4添加附加的工具和删除Billet
- 在模拟中添加两个支撑，和上模和下模接触，这样就会产生加工时的相互影响，需要多步模拟零件才能达到平衡状态。
- （1）点击两次在对象列表中添加两个附加的对象（Object4和Object5)。
- （2）选中Workpiece，使用删除按钮直接删除即可。
第14页：8.2.5上模设置
8.2.5上模设置
- 选中Top Die，物体类型（Object Type）选择为弹性体（Elastic）
第15页：上模Z向速度设置
定义在Z轴上的速度为0in/sec，取消原DB文件的运动定义，
第16页：上模对称面设置
分别选择两个对称面并分别点击按钮，增加对称面（0，-1，0）和（-1，0，0）。
第17页：速度边界设置
速度边界设置
第18页：反作用力的设置
反作用力的设置Spike.DB数据文件
第19页：
第20页：
第21页：8.2.6下模设置
8.2.6下模设置
- （1）选中Top Die，物体类型（ObjectType）选择为弹性体（Elastic）。
- （2）增加对称面（0，-1，0）和（-1，0，0）。
- （3）下面添加坯料对上模的反作用力，找到Spike.DB数据文件，并且选择第90步，如图8-16，设置Error Tolerance（误差容限）为0.1，点击，出现力的信息。
第22页：
第23页：
第24页：
第25页：8.2.7上模支撑设置
8.2.7上模支撑
- （1）选中Object4，在Object Name处将Object4修改为Upper Support，物体类型（Object Type）选择为弹性体（Elastic）。
- （2）材料H13。
- （3）导入几何体，选择安装目录下DEFORM3D\V6_1\Labs的UpperSupport.STL。
第26页：上模支撑对称面
（4）划分网格增加对称面（0，-1，0）和（-1，0，0）。
第27页：上模支撑Z向固定
（6）点击速度边界按钮，设置方向为Z向，选择Upper Support（上模支撑）的上表面如图8-20，点击增加Z向固定。
第28页：
第29页：8.2.8下模支撑设置
8.2.8下模支撑
- （1）选中Object5，在Object Name处将Object5修改为Lower Support，物体类型（Object Type）选择为弹性体（Elastic）。
- （2）定义材料。
- （3）导入几何，选择安装目录下DEFORM3D\V6_1\Labs的LowerSupport.STL。
第30页：下模支撑网格与对称面
划分网格，选择绝对（Absolute）尺寸设置，最小单元尺寸（Min Element Size）为0.15，尺寸比（Size Ratio）为1。
- （5）增加对称面（0，-1，0）和（-1，0，0）。
第31页：下模支撑Z向固定
（6）LowerSupport（下模支撑）的下表面增加Z向固定。
第32页：8.2.9定义接触关系
8.2.9定义接触关系
- 增加两个对象关系，分别定义UpperSupport-TopDie和LowerSupport-BottomDie为Master-Slave(主从关系)，摩擦系数设置为0.3。
第33页：
第34页：检查生成、模拟运算与后处理
8.2.10检查生成
第35页：第8章综合习题
【综合习题】
- 一、思考题
- （1）模拟的预应力圈对模具的受力有什么影响？
- （2）如何从工艺的角度降低模具受力？
- （3）为何报模具在一定的方向节点固定，能否采用其它方法？
