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。YieldStressPlasticStrainTemp339.400405.320.060453.240.10523.130.20569.050.320595.010.420622.960.60305.520200311.480.07200353.410.1200443.260.22200495.170.33200533.110.43200589.020.6200281.450400300.380.08400321.30.14400445.210.3400507.150.5400517.140.61400269.130600288.120.1600320.490.22600369.610.32600400.060.4600431.260.6600点击“mechanical-Expansion”，同样勾选Usetemperature-dependentdata创建材料的热膨胀系数。ExpansioncoeffapphaTemp1.16E-0501.40E-052001.50E-053001.59E-054001.66E-055001.64E-05600点击“Thermal-Conductivity”，同样勾选Usetemperature-dependentdata创建材料的导热系数。Conductivitytemp56.9053.520049.430045.240041.350037.6600点击“Thermal-SpecificHeat”，同样勾选Usetemperature-dependentdata创建材料的比热。SpecificHeatTemp4510000000533000000200568000000300611000000400677000000500778000000600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