2. Этапы моделирования процесса прокатки сляба в программе deform-3d

Исходные данные:

- База данных моделирования, сгенерированная при расчете теплового процесса;

- Размера и температура рабочего валка в клети;

- Величина обжатия в клети (∆h);

- Скорость прокатки;

- Коэффициенты трения и теплообмена между валком и слябом;

1. Открытие базы данных:

DEFORM-3D Pre (при выбранной базе данных). Выбираем последний шаг (Select Database Step) для моделирования теплового процесса.

2. Ввод исходных данных:

1. Установка параметров расчета:

- Simulation controls – Operation Name – OPERATION 2 и Operation Number – 2;

- Тип решателя: Ale Rolling;

- Режим: Mode – Deformation и Heat Transfer;

2) Определение свойств объекта исследования:

- Bdry. Cnd. (Граничные условия) – Symmetry plane (требуется задать плоскости симметрии). Для того, чтобы указать грани используем rotate, когда повернули объект выбираем нужные грани «+», при чем выбирать нужно по отдельности.

- Bdry. Cnd. (Граничные условия) – Thermal – удаляем предыдущие грани («-») и выбираем требуемую грань.

- Properties (Свойства) – Target Volume (Целевой объем) – Active in Fem.

Объем составляет – 2,475·10⁷ мм³. Использование объема сетки в качестве целевого позволит сохранять постоянный объем обрабатываемой заготовки.

3. Добавление инструментов и определение их свойств:

- Волок клети ДУО. Для добавления объекта используем 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, в качестве нижнего – толкатель, обеспечивающий вход сляба в клеть с требуемой скоростью.

- В дереве объектов выбираем инструмент Top Die (Верхний инструмент), нажимаем кнопку General (Общие свойства) - задаем Object Type (Тип объекта) – Rigid (Жесткий), температуру, используя кнопку Assign temperature - 45°.

- Для определения геометрии вертикального валка нажимаем кнопку Geometry (Геометрия) - Geo Primitive (Геометрия объекта)- задаем тип объекта – Cylinder (Цилиндр), а также размеры валка: R = 1400мм (радиус (Radius)) и H = 2000 мм (высоту (Height).

- Размещение (позиционирование) валка:

Offset (Смещение) – объекты могут быть перемещены в заданном направлении на заданное расстояние или перемещены путем задания начальной и конечной точками;

Нажимаем кнопку Object Positioning (Позиционирование объектов) для задания начального положения сляба валка – Rotational – всплывает окно, в котором задаем: x = 0; у = 0; z = 0; Angle = 90deg – нажимаем Apply – Ok.

Для того чтобы провести совмещение объектов используем: Object Positioning – указываем точку зрения «+y» - Drag – и мышкой двигаем валок до нужного места – Offset – two points – затем с помощью увеличения указываем точки – Apply – Ok.

- Object Positioning – Offset – Distance vector (mm) – и указываем:

х – 1000; y – 0; z–0; - Apply – Ok.

Object Positioning – Offset – z = 90.

Получаем: при h₀ = 250 мм; ∆h = 45 мм;

h₁ = h₀ - ∆h = 250 – 45 = 205мм; h₂ = h₁/2 = 205/2 = 102,5мм.

Interference (Вмешательство) – объекты перемещаются в заданных направлениях так, чтобы они гарантированно пересекались

- Object Positioning - Interference – двигаем валок только по оси у («-у») – Apply – Ok.

4) Добавление инструмента толкатель: Толкатель необходим для захвата заготовки валками.

- Задаем тип объекта и температуру для Bottom Die (Нижний инструмент): Object Type - Rigid (Жесткий) и температуру, используя кнопку Assign temperature - 20°.

- Geometry: Поперечное сечение толкателя равно поперечному сечению сляба:

W = 660мм; H = 125мм; L = 10мм – Create.

- Выполняем позиционирование (Размещение), т.е. интерференцию для гарантированного задания точек контакта:

Object Positioning – Interference – Bottom Die – Y – Apply – Ok.

5. Определение характера взаимодействия между объектами:

- Нажимаем 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).

- Задавание коэффициентов:

a) Выделим первое отношение - для валка и сляба : нажимаем кнопку Edit (изменить) – Fiction (коэффициент трения) – Type (тип) - выберем тип трения Shear (Сдвиговое) - введем значение 0,8 (для горячей прокатки без смазки DEFORM рекомендует значение коэффициента трения, равное 0,7–0,9), в зоне Thermal (Температурные данные) задаем значение коэффициента теплообмена 5 Н·м/сек.·С⁰ (Heat Transfer Coefficient), используя выпадающий список и выбирая Forming (Формовка) - Closed.

b) Второе отношение – толкатель и заготовка:

- Deformation – Separation – Non – Separable.

- Type – Shear – Closed.

Для создания контактной поверхности между объектами воспользуйтесь кнопкой Tolerance (Погрешность), чтобы определить подходящую погрешность, и нажмите кнопку Generate (Сгенерировать) для создания контакта, при этом узлы деформируемого объекта с определенной погрешностью помещаются на поверхность инструмента.

5. Задание движения элементов:

- Начинаем с волка: в дереве процессов выбираем Top Die – Object Movement (объекты движения): Rotation (вращение), расчет определения центра поверхности, для этого используем Calculate center and axis… - выделяем координату Х – рассчитываем угловую скорость:

2w/d = w/r = 2·1,25/1,4 = 1,79 рад/с;

- Выбираем Bottom Die – Movement – Speed – Y – Constant Value – 1250 мм/сек.

Все данные сохраняем (Save).

Чтобы посмотреть движение объектов задаем шаги для движения:

- Simulation controls – Step – Number of Simulation Steps – 80 – сохраняем;

- Primary Die – Top Die;

- With Time Increment – Constant – 0,002;

Проверяем правильность задания движения элементов.

5. Сохранение и генерирование базы данных:

Выбираем File (Файл) - Save (Сохранить). Данные задачи будут сохранены в файл с расширением .KEY. Далее нажимаем кнопку Database Generation (Генерация базы данных). В открывшемся одноименном окне запускаем кнопку Check (Проверить) для того, чтобы убедиться в правильности ввода данных в задачу. Далее нажимаем кнопку Generate для создания базы данных задачи. Закрываем препроцессор.

Запускаем решатель: Simulator – Run.

Наблюдаем на графике изменение прокатки во время шагов с помощью графика изменений температур: Simulation Graphics – Object controls (помогает скрывать объекты, для лучшего наблюдения за изменениями объекта) – Display contact (показывает точки контакта).

Выбираем шаг (меньше, чем последний, 184 (-185)) и находим в браузере толкатель (Bottom Die) и удаляем его:

Simulation controls – Step – Number 80 (100).