Файл: Краткое содержание 1 Введение. Основные определения и понятия.pdf

49 моделирования с изменением формы заготовки увеличивается количество элементов для лучшего описания ее поверхности. Этот способ позволяет получить более точный результат моделирования, так как заданное разрешение сетки постоянно в ходе расчета. С другой стороны он требует больших затрат машинного времени при моделировании.
Выберите тип сетки – Relative mesh и задайте число элементов 50000.
Задайте плоскость симметрии сляба, нажав кнопку Bndry. Cnd. (Граничные условия), выбрав условие Symmetry plane (Плоскость симметрии) и укажите требуемую грань сляба.
Нажмите кнопку Properties (Свойства) сляба и установите активным Target Volume
(Целевой Объем). Использование объема сетки в качестве целевого позволит сохранять постоянный объем обрабатываемой заготовки.
Добавление инструментов и определение их свойств. Внизу дерева объектов (рис. 1), нажмите дважды кнопку Insert Object (Добавить объект). В дерево объектов будут добавлены два объекта – Top Die (Верхний инструмент) и Bottom Die (Нижний инструмент). В качестве верхнего инструмента будет вертикальный валок клети, нижнего – толкатель, обеспечивающий вход сляба в клеть с требуемой скоростью.
Рис. 1. Трехмерная расчетная модель прокатки сляба в вертикальной клети: размер сляба
660х250х1100 мм; валка – диаметр 1200 мм, высота 650 мм; толкателя – 660х250х100 мм; обжатие ∆b = 30 мм
В дереве объектов выберите инструмент Top Die (Верхний инструмент), нажмите кнопку General (Общие свойства) и задайте Object Type (Тип объекта) – Rigid (Жесткий), температуру – кнопка Assign temperature. Аналогично задайте тип объекта и температуру для
Bottom Die (Нижний инструмент).
Для определения геометрии вертикального валка нажмите кнопку Geometry
(Геометрия) и затем кнопку Geo Primitive (Геометрия объекта). В открывшемся окне задайте тип объекта – Cylinder (Цилиндр), размеры валка – радиус (Radius) и высоту (Height).
Аналогично создайте геометрию толкателя, тип и размеры задав самостоятельно, исходя из размеров сляба. При необходимости использования сложной геометрии, воспользуйтесь возможностью импорта из систем 3D-моделирования (кнопка Import Geo) в форматах .stl или
.igs.
Позиционирование
инструментов.
Нажмите кнопку
Object
Positioning
(Позиционирование объектов) для задания начального положения сляба валка. В открывшемся окне воспользуйтесь кнопками:
– Offset (Смещение) – объекты могут быть перемещены в заданном направлении на заданное расстояние или перемещены путем задания начальной и конечной точками;

50
– Interference (Вмешательство) – объекты перемещаются в заданных направлениях так, чтобы они гарантировано пересекались. На рис. 3 показано размещение объектов в начале моделирования: сляб располагается по середине бочки валка.
Определение характера взаимодействия между объектами. Нажмите кнопку Inter- object (Взаимодействие объектов). Появится одноименное окно с двумя связями: Top Die –
Workpeace и Bottom Die – Workpeace. Связи в DEFORM определяются в отношении
«главный – подчиненный объект». В этом расчете, инструменты – главные объекты, а деформируемая заготовка – подчиненный объект. Для каждого отношения может быть определен ряд свойств (коэффициент трения и коэффициент теплопередачи).
Выделите первое отношение и нажмите кнопку Edit (Изменить), укажите выберите тип трения Shear (Сдвиговое) и введите значение (для горячей прокатки без смазки DEFORM рекомендует значение коэффициента трения, равное 0,7-0,9), в зоне Thermal (Температурные данные) задайте значение коэффициента теплообмена (Heat Transfer Coefficient), используя выпадающий список и выбирая Forming (Формовка).
Для создания контактной поверхности между объектами воспользуйтесь кнопкой
Tolerance (Погрешность) для определения подходящей погрешности и нажмите кнопку
Generate (Сгенерировать) для создания контакта, при этом узлы деформируемого объекта с определенной погрешностью помещаются на поверхность инструмента.
Задание движений инструментов. В дереве объектов выберите инструмент и нажмите кнопку Movement (Движение). Во вкладке Translation задается поступательное движение в мм/с вдоль направлений осей X, Y, Z, во вкладке Rotation – вращательное движение (рад/с) вокруг осей X, Y, Z. Зная скорость прокатки, определите вращательное движение вертикального валка и поступательное движение толкателя.
Сохранение задачи. Выберете File (Файл)  Save (Сохранить). Данные задачи будут сохранены в файл .KEY. Далее, нажмите кнопку Database Generation (Генерация базы данных). В открывшемся одноименном окне запустите кнопку Check (Проверить) для того, чтобы убедиться в правильности ввода данных в задачу. Далее нажмите кнопку Generate для создания базы данных задачи. Закройте препроцессор.
3 З а п у с к р а с ч е т а . Запустите расчет, нажав Run (Старт) в списке Simulator
(Решатель) главного окна DEFORM-3D. Наблюдайте за ходом решения, например, просматривая решение по шагам в 3D, – пункт Simulation Graphics в списке Simulator
(Решатель).
3 А н а л и з р е з у л ь т а т о в м о д е л и р о в а н и я в п о с т п р о ц е с с о р е .
После окончания расчета, нажмите кнопку Post Processor главного окна DEFORM-3D (рис.
1). Будет запушен постпроцессор DEFORM-3D. Нажмите кнопку State Variable (Параметры), выбирайте различные параметры (температуру, напряжения, деформации), переходите по шагам расчета и наблюдайте, как они изменяются.
Исследуйте изменение формы сляба после прокатки в вертикальных валках, задав точки на поверхности исходной модели в средней части сляба и определяя координаты X, Y,
Z точек до и после моделирования.
Используя кнопку Graph, определите усилие прокатки, действующее на инструмент, в функции времени процесса.
Порядок выполнения работы
1 Получить вариант задания от преподавателя, включающий размеры и температуру валка вертикальной клети, величину обжатия в вертикальной клети; скорость прокатки, коэффициенты трения и теплообмена между валком и слябом; диапазон изменения коэффициента трения.
2 Вести исходные данные в препроцессор. Сохранить базу исходных данных.
3 Запустить решатель. Сохранить базу данных решения.
4 Запустить постпроцессор и оценить форму сляба после прокатки в вертикальных валках. Определить усилие, действующее на валки в процессе прокатки.

51 5 Открыть базу исходных данных в препроцессоре. Изменить коэффициент трения в соответствии с заданием. Сохранить базу исходных данных под другим именем. Повторить выполнение п. 4 и п.5 порядка работы.
Содержание отчета
1 Цель работы.
2 Исходные данные.
3 Формы разрезов сляба до и после прокатки в вертикальной клети, построенные по координатам точек, полученным до и после моделирования, с разными значениями коэффициента трения.
4 Графики изменения усилия прокатки в функции времени процесса.
5 Выводы по работе.
Контрольные вопросы
1 Перечислите исходные данные, необходимые для создания модели вертикальной горячей прокатки в DEFORM-3D.
2 Какие особенности необходимо учитывать при создании трехмерной расчетной модели процесса?
3 Как определяется взаимодействие между объектами при моделировании процесса методом конечных элементов?
4 Как влияет коэффициент трения на форму сляба после вертикальной прокатки?
Литература
1 Болобанова Н.Л. Компьютерное моделирование процессов и оборудования металлургического производства: учебное пособие для вузов / Н. Л. Болобанова - Череповец:
ФГБОУ ВПО ЧГУ, 2014. - 91 с. https://edu.chsu.ru/portal/site/74edcf4e-9ae2-41c9-8cb8- f4510def399f/page/6eaa4bda-e675-4c77-8c04-6bf15c220d42 2 Моделирование и оптимизация технологических процессов: лабораторный практикум: учебно-методическое пособие по направлению: 150400.68 Металлургия / сост.
Н.Л. Болобанова. - Череповец: ФГБОУ ВПО ЧГУ, 2011. - 31 с. – URL: https://edu.chsu.ru/portal/site/71012c90-151b-478d-aee8-c9ab0b0c5bea/page/3ddbfedf-a2d3-49d9- a9d5-4f15d621a7e8
Лабораторная работа 2. Моделирование прокатки во 2-ой клети черновой группы стана 2000 – двухвалковой горизонтальной клети.
Цели работы: познакомиться с возможностями моделирования горячей прокатки в горизонтальной клети в DEFORM-3D и исследовать пластическое формоизменение металла в клети, научиться применять численные методы моделирования технологических процессов.
Исходные данные: база данных моделирования, созданная в работе 1, размеры и температура валков горизонтальной клети, величина обжатия в клети; скорость прокатки, коэффициенты трения и теплообмена между валком и раскатом.
Описание работы
В работе моделируются прокатка в двухвалковой клети. Этапы моделирования аналогичны этапам моделирования работы 1. Расчетная схема прокатки в горизонтальной клети представлена на рис. 1.

52
Рис.1. Трехмерная расчетная модель прокатки сляба в клети «дуо»: размер сляба
660х250х1100 мм; валка – диаметр 1400 мм, высота 1000 мм; толкателя – 660х250х100 мм; обжатие ∆h= 60 мм
Порядок выполнения работы
1 Получить вариант задания от преподавателя, включающий размеры и температуру валка горизонтальной клети, величину обжатия в клети; скорость прокатки, коэффициенты трения и теплообмена между валком и слябом; диапазон изменения коэффициента трения.
2 Открыть базу данных моделирования, созданную в работе 1.
3 Вести исходные данные для моделирования прокатки в клети «дуо» в препроцессор. Сохранить базу исходных данных.
4 Запустить решатель. Сохранить базу данных решения.
5 Запустить постпроцессор и оценить форму сляба после прокатки в горизонтальных валках. Определить усилие, действующее на валки в процессе прокатки.

Содержание отчета
1 Цель работы.
2 Исходные данные.
3 Формы разрезов сляба до и после прокатки в горизонтальной клети, построенные по координатам точек, полученным до и после моделирования, с разными значениями коэффициента трения.
4 Графики изменения усилия прокатки в функции времени процесса.
5 Выводы по работе.
Контрольные вопросы
1 Перечислите исходные данные, необходимые для создания модели горизонтальной горячей прокатки в DEFORM-3D.
2 Как определяется усилие, действующее на инструмент в постпроцессоре?
3 Как влияет коэффициент трения на форму раската после горизонтальной прокатки?

53 4 Какие задачи можно решить при моделировании горячей прокатки в программном комплексе DEFORM-3D?
Литература
3 Болобанова Н.Л. Компьютерное моделирование процессов и оборудования металлургического производства: учебное пособие для вузов / Н. Л. Болобанова - Череповец:
ФГБОУ ВПО ЧГУ, 2014. - 91 с. https://edu.chsu.ru/portal/site/74edcf4e-9ae2-41c9-8cb8- f4510def399f/page/6eaa4bda-e675-4c77-8c04-6bf15c220d42 4 Моделирование и оптимизация технологических процессов: лабораторный практикум: учебно-методическое пособие по направлению: 150400.68 Металлургия / сост.
Н.Л. Болобанова. - Череповец: ФГБОУ ВПО ЧГУ, 2011. - 31 с. – URL: https://edu.chsu.ru/portal/site/71012c90-151b-478d-aee8-c9ab0b0c5bea/page/3ddbfedf-a2d3-49d9- a9d5-4f15d621a7e8 5. КОНТРОЛЬНО-ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
1
. Модель — это:
а) материальный или абстрактный заменитель объекта, отражающий его пространственно-временные характеристики б) образ реальной действительности в) материальный или абстрактный заменитель объекта, отражающий его существенные характеристики
2. Моделирование – это: а) процесс замены реального объекта (процесса, явления) моделью, отражающей его существенные признаки с точки зрения достижения конкретной цели б) процесс замены реального объекта (процесса, явления) другим материальным или идеальным объектом в) изучение существенных признаков рассматриваемого объекта с помощью компьютера
3. Процесс построения модели, как правило, предполагает:
а) описание всех свойств исследуемого объекта б) выделение свойств объекта безотносительно к целям решаемой задачи в) выделение наиболее существенных с точки зрения решаемой задачи свойств объекта
4. Натурное моделирование это а) создание математических формул, описывающих форму или поведение объекта- оригинала б) моделирование, при котором в модели узнается моделируемый объект, то есть натурная модель всегда имеет визуальную схожесть с объектом-оригиналом в) моделирование, при котором в модели узнается какой-либо отдельный признак объекта-оригинала
5. Математическая модель объекта – это: а)созданная из какого-либо материала модель, точно отражающая внешние признаки объекта-оригинала б) совокупность записанных на языке математики формул, отражающих те или иные свойства объекта-оригинала или его поведение в) описание в виде схемы внутренней структуры изучаемого объекта