(完整word版)DEFORM-2D有限元模拟正反挤压

学生学号123456 实验课成绩

武汉理工大学

学生实验报告书

实验课程名称材料成型CAE综合实验

开课学院材料学院

指导老师姓名

学生姓名

学生专业班级成型0802班

2011 —2012 学年第一学期

实验课程名称：材料CAE综合实验

实验项目名称DEFORM-2D软件的操作与实例演练

实验成绩

实验者专业班级成型0802 组别

同组者实验日期年月日第一部分：实验分析与设计（可加页）

一、实验内容描述（问题域描述）

1．了解认识DEFORM-2D软件的窗口界面。

2．了解DEFORM-2D界面中各功能键的作用。

3．掌握利用DEFORM-2D有限元建模的基本步骤

。

4．学会进入前处理、后处理操作。

5．学会对DEFORM-2D模拟得出的图像进行数值分析，得出结论

二、实验基本原理与设计（包括实验方案设计，实验手段的确定，试验步骤等，用硬件逻辑

或者算法描述）

DEFORM是一套基于有限元的工艺仿真系统，用于分析金属成形及其相关工业的各种成形工艺和热处理工艺。通过在计算机上模拟整个加工过程，帮助工程师和设计人员：设计工具和产品工艺流程，减少昂贵的现场试验成本。提高工模具设计效率，降低生产和材料成本。缩短新产品的研究开发周期。

DEFORM-2D适用于各种常见的UNIX工作站平台（HP，SGI，SUN，DEC，IBM）和Windows-NT微机平台。可以分析平面应变和轴对称等二维模型。它包含了最新的有限元分析技术，既适用于生产设计，又方便科学研究。

三、主要仪器设备及耗材

1.计算机

2.DEFORM-2D软件

第二部分：实验调试与结果分析（可加页）

一、调试过程（包括调试方法描述、实验数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）DEFORM-2D软件操作流程：

一、前处理

1. 创建新的问题

打开DEFORM-2D软件，单击，“New Problem”,设置好存储路径，文件名改为英文。

2.设置模拟控制

单击，打开Simulation Control窗口，设置单位为SI，如图，其他默认不变。

3.添加新对象

单击两下，添加工件，凸模，凹模。如图1所示

图1

4.建立工件模型

可导入工件模型，单击按钮，也可以新建工件模型，单击，，，进入编辑界面，输入各参数，如图2

图2

5.划分网格

单击，设置网格数，如图3所示

6.选择材料

单击，这材料列表选择材料，如图4所示，材料选择后单击

确定。

图3

图4

7.设置边界条件

单击,选择工件上顶点和下顶点，如图5所示，单击完成，如图6所示。

图5 图6

8.建立凸模、凹模模型。

方法如步骤4，输入参数建立。

9.设置挤压步数

单击，设置挤压步数，如图7.

图7

10.设置凸模挤压速度

单击，，设置速度，如图8.

图8 图9

11．设置各几何模型的位置关系

单击进行设置，如图9

12.设置摩擦因子

单击进入界面，点击“Edit”，设置摩擦因子，单击，单击，单击“OK”完成，如图10

图10 图11

13.生成数据库

单击，，，完成数据库的生成，保存后推出。

二、求解

1.单击“File”“Change Browse Location”，找到先前存储的文件路径，打开，单击或

，如图11所示，当计算中止时应单击，单击“First”进行改正。

三、后处理

当运算完成后单击，单击观看模拟过程，如图12所示。单击，查看变形力随时间变化的曲线，如图13所示。单击，分别查看应力关系（图14），应变关系（图15），挤压件损坏程度（图16）

图12 图13

图14 图15 图16

二、实验结果及分析（包括结果描述、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论等）在实验过程中，应遵循实验步骤进行建模，任何参数的设置都必须正确有序，例如先进行模型的参数设置，再设置几何模型的位置关系，不然运算将会出错。在运算过程中程序本身会进行自我修复，遇到不可修复的问题时将停止运行，这时需要进入前处理进行改正。

三、实验小结、建议及体会

通过本次实验，我掌握了利用DEFORM-2D有限元建模的基本步骤。在此过程中了解了各功能键的作用并能熟稔运用，学会进入前处理、后处理操作。学会对DEFORM-2D模拟得出的图像进行数值分析，得出结论。

在生成数据库时运算中止过，通过进入前处理进行修改，和同学讨论，再次运行获得成功。

实验课程名称：材料成型CAE综合实验

实验项目名称正挤成型有限元模拟实验成绩

实验者专业班级成型0802班组别

同组者实验日期年月日第一部分：实验分析与设计（可加页）

一、实验内容描述（问题域描述）

主要研究影响正挤压变形力的主要因素

1) 不同金属材料:10 45 70

2) 变形温度： 20℃ 800℃ 1200℃

3) 摩擦因子 m： 0.1 0.2 0.4

4) 挤压速度:10mm/s, 20 mm/s, 40 mm/s

5) 凹模锥角:60° 90° 120° 180°

挤压凹模D1=29mm，挤压凹模d1=14mm

正挤压示意图

二、实验基本原理与设计（包括实验方案设计，实验手段的确定，试验步骤等，用硬件逻辑或

者算法描述）

本次实验是主要研究影响正挤压变形力的主要因素，研究对象有不同金属材料、变形温度、摩擦因子、挤压速度、凹模锥角。故采用控制变量法进行实验研究。最后根据运算结果进行分析得出结论。

三、主要仪器设备及耗材

1.计算机

2.DEFORM-2D软件

第二部分：实验调试与结果分析（可加页）

一、调试过程（包括调试方法描述、实验数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）

本次实验是主要研究影响正挤压变形力的主要因素，研究对象有不同金属材料、变形温度、摩擦因子、挤压速度、凹模锥角。故采用控制变量法进行实验研究。实验给出的挤压凹模D1=29mm，挤压凹模d1=14mm步骤如下：

1.研究不同金属材料

其中固定变形温度20℃，摩擦因子0.1，挤压速度20㎜/S,凹模锥角90°。挤压凹模D1=29mm，挤压凹模d1=14mm,取工件高度为15mm，凹模高度42mm，窄度10mm。划分网格数1000，尺寸比例取1，下压步数150步，每步下压0.1mm。

1)材料为10号钢，牌号AISI-1010,COLD(20C)，运算结果如图1

由图可读出最大挤压力为9.03×105N。

图1

2）材料为45号钢，牌号为牌号AISI-1045,COLD(20C)，运算结果如图2 由图可读出最大挤压力为1.23×106N。

图2

3）材料为70号钢，牌号为牌号AISI-1070,COLD(20-500C)，运算结果如图3 由图可读出最大挤压力为1.28×106N。

图3

2.研究不同变形温度

其中固定材料AISI-4210（20-1200C）摩擦因子0.1，挤压速度20㎜/S,凹模锥角90°。挤压凹模D1=29mm，挤压凹模d1=14mm,取工件高度为15mm，凹模高度42mm，窄度10mm。划分网格数1000，尺寸比例取1，下压步数150步，每步下压0.1mm。

1）变形温度为20℃，运算结果如图4，由图可读出最大挤压力为1.23×106 N

图4

2）变形温度为800℃，运算结果如图5，由图可读出最大挤压力为4.29×105 N

图5

3）变形温度1200℃，运算结果如图6，由图可读出最大挤压力为1.47×105 N

图6

3.研究摩擦因子

其中固定材料45号钢，牌号AISI-1045[1650-2200F(900-1200C)]，摩擦因子0.1，变形温度1200℃，挤压速度20㎜/S,凹模锥角90°。挤压凹模D1=29mm，挤压凹模d1=14mm,取工件高度为15mm，凹模高度42mm，窄度10mm。划分网格数1000，尺寸比例取1，下压步数150步，每步下压0.1mm。

1）摩擦因子为0.1，运算结果如图7，由图可读出最大挤压力为1.56×105 N

图7

2）摩擦因子为0.2，运算结果如图8，由图可读出最大挤压力为 1.62×105 N

图8

3）摩擦因子为0.4，运算结果如图9，如图可读出最大挤压力为1.84×105 N

图9

4.研究挤压速度

其中固定材料45号钢，牌号AISI-1045[1650-2200F(900-1200C)]，摩擦因子0.4，变形温度1200℃,凹模锥角90°。挤压凹模D1=29mm，挤压凹模d1=14mm,取工件高度为15mm，凹模高度42mm，窄度10mm。划分网格数1000，尺寸比例取1，下压步数150步，每步下压0.1mm。

1）挤压速度10mm/s，运算结果如图10，由图可读出最大挤压速度为1.56×105 N

图10

2）挤压速度20mm/s，运算结果如图11，由图可读出最大挤压力为1.77×105 N

图11

3）挤压速度40mm/s，运算结果如图12，由图可读出最大挤压力为2.01×105 N

图12

5.研究凹模锥角

其中固定材料10号钢，牌号AISI-1010,COLD(20C)，摩擦因子0.1，变形温度20℃。挤压凹模D1=29mm，挤压凹模d1=14mm,取工件高度为15mm，划分网格数1000，尺寸比例取1。1）凹模锥角60°，运算结果如图13所示，由图可读出最大挤压力为7.86×105 N

图13

2）凹模锥角90°，运算结果如图14所示，由图可读出最大挤压力为9.2×105 N

图14

3）凹模锥角120°，运算结果如图15所示，由图可读出最大挤压力为9.90×105 N

图15

4）凹模锥角180°，运算结果如图16所示，由图可读出最大挤压力为1.01×106 N

图16

二、实验结果及分析（包括结果描述、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论等）本次实验是主要研究影响正挤压变形力的主要因素，研究对象有不同金属材料、变形温度、摩擦因子、挤压速度、凹模锥角。分析如下：

1）不同材料。10号钢，45号钢，70号钢，所需最大挤压力分别为9.03×105N，1.23×106N。，1.28×106N，钢含碳量越高，所需最大挤压力越大。

2）变形温度。变形温度20℃，800℃，1200℃，所需的最大挤压力分别是1.23×106N，4.29×105 N，1.47×105 N实验结果差异明显，说明变形温度越高，挤压难度减小。

3）摩擦因子。摩擦因子0.1，0.2，0.4，三次模拟中最大挤压力分别为1.56×105 N，1.62×105 N，1.84×105 N。摩擦愈大，挤压力愈大。

4）挤压速度。在挤压速度为10mm/s,20mm/s和40mm/s时所对应的最大挤压力分别为1.56×105N，1.77×105N，2.01×105N，挤压速度越大，最大挤压力略微增加。

5）凹模锥角。凹模锥角为60°，90°，120°，180°时对应最大挤压力分别为7.86×105 N，9.2×105 N，9.90×105 N，1.01×106 N。说明随着锥角增大，挤压力变大。

三、实验小结、建议及体会

通过本次实验，研究影响正挤压力的主要因素，我对DEFORM-2D面板的各功能键的操作更为熟悉了，在实验运算过程中出现过很多次的中止，经过与同学的讨论我都一一改正过来，有时是材料的原因，不断的选择不同的材料，有时通过修正模具与工件的位置关系进行改正，最后运算成功。

实验课程名称：材料成型CAE综合实验

实验项目名称反挤成型的有限元模拟实验成绩

实验者专业班级成型0802班组别

同组者实验日期年月日第一部分：实验分析与设计（可加页）

一、实验内容描述（问题域描述）

1) 研究反挤压杯形件毛坯内部的金属流动分区和流线分布;

2) 研究反挤压杯形件毛坯内部的多物理场分布;

3) 研究坯料高径比分别为 0.5、 1 和2 对成形力和金属流动的影响。

反挤压凹模D2=55mm

反挤压凸模d2=33mm

二、实验基本原理与设计（包括实验方案设计，实验手段的确定，试验步骤等，用硬件逻辑或者算法描述）

建立模型后运算，通过观察模拟过程，从而研究反挤压杯形件毛坯内部的金属流动分区和流线分布以及反挤压杯形件毛坯内部的多物理场分布，然后通过控制变量法，改变高径比，模拟运算后研究不同高径比对成型力和金属流动的影响。

四、主要仪器设备及耗材

1.DEFORM-2D软件

2.计算机

第二部分：实验调试与结果分析（可加页）

一、调试过程（包括调试方法描述、实验数据记录，实验现象记录，实验过程发现的问题等）

1.研究反挤压杯形件毛坯内部的金属流动分区和流线分布

1)建立反挤压模型，如图1，参数如下：材料，10号钢，牌号AISI-1010,COLD[70F(20C)]，

变形温度20℃，挤压速度20mm/s，摩擦因子0.1。网格数1000，挤压步数330步，每10步存储一次，每次挤压0.3mm。

2）生成数据库，运算完成后进入后处理，单击，设置好起始步和终止步，划分网格10X18，

设置完成后模拟挤压过程，观察金属流动情况，如图2。单击，

模拟挤压过程，观察流线分布，如图3。

图1 图2 图3

2、研究反挤压杯形件毛坯内部的多物理场分布。

运算完成后进入后处理，单击，选择，得到应变图，如图4所示；选择，得到应力图，如图5所示。

图4

图5

3、研究研究坯料高径比分别为 0.5、 1 和2 对成形力和金属流动的影响。

建立三组高径比的几何模型，选择材料10号钢，牌号AISI-1010,COLD[70F(20C)]，变形温度20℃，挤压速度20mm/s，摩擦因子0.1。

模拟结果如下：

1）高径比为0.5时，如图6

2）高径比为1时，如图7

3）高径比为2时，如图8

图6 图7 图8

二、实验结果及分析（包括结果描述、实验现象分析、影响因素讨论、综合分析和结论等）1）由图2可以看出，网格在凸模圆角处变形明显，工件底部基本无变形，说明圆角处金属流动明显，应力集中。

2）由图4可以看出凸模倒角处应变集中，向外呈扩散减小趋势，到挤压件外壁基本无应变；图5可以看出凸模倒角应变集中，工件壁部几乎无应变。

3）由图6,7,8可以看出，随着高径比的增大，变形力也增长。

三、实验小结、建议及体会

通过本次实验，我学会了发挤压成形的有限元模拟，对建立模型的过程更加熟练，学会了更多的后处理操作，加深了对DEFORM-2D的了解与认识，虽然实验过程中遇到很多问题，经过与同学的探讨我理解的更加透彻。

汽车零部件用钢的主要国内外标准(概要)

汽车零部件用钢的主要国内外标准汽车工业对原材料的需求，品种规格多，质量要求高，数量需求大。据统计所需原材料品种规格达4000种以上，就钢材而言品种规格达500多种，比重仍占70%左右，且都有较高的质量要求。尤其近年来，安全、环保、轻量化对汽车用钢提出了更高的要求，从而推动全球的钢铁生产企业不断开发新的汽车用钢。 中国汽车零部件行业近年引进技术和利用外资均大幅增加，到2004年引进技术合资的汽车零部件企业已超过1000家。汽车零部件占整车生产成本的70%以上，是汽车产业的基础和支撑。预计到2010年，中国汽车零部件国内产值将达到7000亿元左右。随着汽车产量和保有量的继续增长，今后汽车工业对以特殊钢为主要材料的汽车零部件用钢需求大幅增加，为特殊钢市场带来巨大商机。 汽车零部件用钢材主要涉及碳结钢、合结钢、易切钢、弹簧钢、非调制钢、轴承钢、齿轮钢、冷镦钢、耐热钢等。主要规格：棒材φ5.0 -70.0mm ，钢丝φ0.5 -5.0mm 。涉及到的主要国家标准见表1。由于篇幅有限，主要介绍正在修订以及刚刚完成修订的几个主要标准。 表1 序号钢类主要国家标准号标准名称备注 1 碳结钢GB700-1988 碳素结构钢已有新标准，正在报批中 2 合金钢GB3077-1999 合金结构钢 3 易切钢GB/8731-1988 易切削结构钢技术条件正在修订 4 弹簧钢GB1222--1984 弹簧钢已有新标准，正在报批中 5 非调质钢GB/T15712-1995 非调质机械结构钢正在修订中 GB/T18254-2002 高铬轴承钢 6 轴承钢 GB/T3203-1982 渗氮轴承钢技术条件 7 齿轮钢GB/T5216-2004 保证淬透性结构钢技术条件 8 冷镦钢GB/T6478-2001 冷镦与冷挤压用 9 耐热钢GB/T1221-1992 钢耐热钢 GB/T15712 非调质钢标准 非调质钢是相对于机械制造中，部分零件为获得强度和韧性的良好配合而必须采用调质处理而得名，其特点就是可不经过调质处理而获得与调质处理相当的机械性能。非调质钢用于制造载货汽车发动机连杆、曲轴、前轴、万向节叉、轮毂等。 1 标准的沿革

《有限元》教学大纲

《有限元分析》课程教学大纲 【课程编号】XXXXX 【课程名称】有限元分析/ Finite Element Analysis 【课程性质】专业核心课 【学时】144学时【实验/上机学时】144学时 【考核方式】试卷考【开课单位】XX学院 【授课对象】本科、机械设计制造及其自动化学生 一、课程的性质、目的和任务 有限元法作为边值问题的近似计算方法，随着计算机和计算技术的迅猛发展，其应用已从固体力学发展到流体力学、热力学、电磁学、声学、光学、生物学等多耦合场问题。《有限元分析基础》是材料成型类专业的一门专业基础课，主要介绍固体力学有限单元法的基本理论和应用。在对有限单元法的原理、方法进行讲授的同时配以相应的计算算例及大型工程软件的使用示例，加深学生的理解和消化。 课程教学所要达到的目的是：1、有限单元法的基本理论和实施方法；2、掌握工程结构和设备的受力及变形分析技能并最终提高他们的工程设计能力和解决实际问题的能力； 3、利用ANSYS软件上机实践完成两个上机练习：刚架结构有限元分析和三维固体有限元分析； 4、掌握利用有限元的加权残值法求解场问题的概念，重点介绍1维和2维热传导问。 题有限元分析。 二、教学内容、基本要求和学、课时分配 第一章：ANSYS概论（13学时） （一）基本要求：了解有限元法的分析过程，ANSYS 15.0的安装与启动，前处理、加载并求解、后处理。 （二）教学内容和课时分配： 1、有限元法的分析过程，ANSYS 15.0的安装与启动（2学时） 2系统要求、设置运行参数（1学时）

3、A NSY分析的基本过程（1学时） 4、实验内容（9学时） 实验1梁的有限元建模与变形分析（1学时） 实验目的和要求： 1）要求选择不同形状的截面分别进行计算； 2）梁截面分别采用以下三种截面； 3）设置计算类型； 重点：有限元法的分析过程，ANSYS 15.0的安装与启动； 难点：ANSYS^析的基本过程； 第二章：图形用户界面（13学时） （一）基本要求：了解ANSY S^件界面下各窗口的功能，具体包括应用命令 菜单、主菜单、工具栏、输入窗口、图形窗口和输出窗口。ANSYS架构及命令，具体 包括简单模型的建立、材料属性输入、单元的选择和划分、求解处理和后置处理。 （二）教学内容和课时分配： 1、A NSYS 15.0图形用户界面的组成（1学时） 具体包括应用命令菜单、主菜单、工具栏、输入窗口、图形窗口和输出窗口。ANSYS 架构及命令，具体包括简单模型的建立、材料属性输入、单元的选择和划分、求解处理和后置处理2、对话框及其组件、通用菜单，输入窗口 2、主菜单，输出窗口，图形窗口的功能（1学时） 3、个性化界面（1学时） 4、实验内容（10学时） 实验1超静定桁架的有限元建模与分析 实验目的和要求：上机熟悉ANSY歎件的命令，并对简单的例题进行有限元静、动态分析。 重点（黑体，小四号字）：ANSYS 15.0图形用户界面的组成； 难点（黑体，小四号字）：主菜单，输出窗口，图形窗口的功能；

有限单元法与有限元分析

有限单元法与有限元分析 1.有限单元法 在数学中，有限元法（FEM，Finite Element Method）是一种为求解偏微分方程边值问题近似解的数值技术。求解时对整个问题区域进行分解，每个子区域都成为简单的部分，这种简单部分就称作有限元。它通过变分方法，使得误差函数达到最小值并产生稳定解。类比于连接多段微小直线逼近圆的思想，有限元法包含了一切可能的方法，这些方法将许多被称为有限元的小区域上的简单方程联系起来，并用其去估计更大区域上的复杂方程。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件），从而得到问题的解。这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。 随着电子计算机的发展，有限单元法是迅速发展成一种现代计算方法。它是50年代首先在连续体力学领域--飞机结构静、动态特性分析中应用的一种有效的数值分析方法，随后很快广泛的应用于求解热传导、电磁场、流体力学等连续性问题。 1.1.有限元法分析本质 有限元法分析计算的本质是将物体离散化。即将某个工程结构离散为由各种单元组成的计算模型，这一步称作单元剖分。离散后单元与单元之间利用单元的节点相互连接起来；单元节点的设置、性质、数目等应视问题的性质，描述变形形态的需要和计算精度而定（一般情况单元划分越细则描述变形情况越精确，即越接近实际变形，但计算量越大）。所以有限元中分析的结构已不是原有的物体或结构物，而是同新材料的由众多单元以一定方式连接成的离散物体。这样，用有限元分析计算所获得的结果只是近似的。如果划分单元数目非常多而又合理，则所获得的结果就与实际情况相符合。 1.2.特性分析 1）选择位移模式： 在有限单元法中，选择节点位移作为基本未知量时称为位移法；选择节点力作为基本未知量时称为力法；取一部分节点力和一部分节点位移作为基本未知量时称为混合法。位移法易于实现计算自动化，所以，在有限单元法中位移法应用范围最广。 当采用位移法时，物体或结构物离散化之后，就可把单元总的一些物理量如

有限元分析理论基础

有限元分析概念 有限元法：把求解区域看作由许多小的在节点处相互连接的单元（子域）所构成，其模型给出基本方程的分片（子域）近似解，由于单元（子域）可以被分割成各种形状和大小不同的尺寸，所以它能很好地适应复杂的几何形状、复杂的材料特性和复杂的边界条件 有限元模型：它是真实系统理想化的数学抽象。由一些简单形状的单元组成，单元之间通过节点连接，并承受一定载荷。 有限元分析：是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。并利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。 线弹性有限元是以理想弹性体为研究对象的，所考虑的变形建立在小变形假设的基础上。在这类问题中，材料的应力与应变呈线性关系，满足广义胡克定律；应力与应变也是线性关系，线弹性问题可归结为求解线性方程问题，所以只需要较少的计算时间。如果采用高效的代数方程组求解方法，也有助于降低有限元分析的时间。 线弹性有限元一般包括线弹性静力学分析与线弹性动力学分析两方面。 非线性问题与线弹性问题的区别： 1）非线性问题的方程是非线性的，一般需要迭代求解； 2）非线性问题不能采用叠加原理； 3）非线性问题不总有一致解，有时甚至没有解。 有限元求解非线性问题可分为以下三类：

1）材料非线性问题 材料的应力和应变是非线性的，但应力与应变却很微小，此时应变与位移呈线性关系，这类问题属于材料的非线性问题。由于从理论上还不能提供能普遍接受的本构关系，所以，一般材料的应力与应变之间的非线性关系要基于试验数据，有时非线性材料特性可用数学模型进行模拟，尽管这些模型总有他们的局限性。在工程实际中较为重要的材料非线性问题有：非线性弹性（包括分段线弹性）、弹塑性、粘塑性及蠕变等。 2）几何非线性问题 几何非线性问题是由于位移之间存在非线性关系引起的。 当物体的位移较大时，应变与位移的关系是非线性关系。研究这类问题一般都是假定材料的应力和应变呈线性关系。它包括大位移大应变及大位移小应变问题。如结构的弹性屈曲问题属于大位移小应变问题，橡胶部件形成过程为大应变问题。 3）非线性边界问题 在加工、密封、撞击等问题中，接触和摩擦的作用不可忽视，接触边界属于高度非线性边界。 平时遇到的一些接触问题，如齿轮传动、冲压成型、轧制成型、橡胶减振器、紧配合装配等，当一个结构与另一个结构或外部边界相接触时通常要考虑非线性边界条件。 实际的非线性可能同时出现上述两种或三种非线性问题。

《有限元分析与应用课程标准》

《有限元分析及应用》课程标准 课程代码：汽车学分：3 建议课时数：64 英文名称： 适用专业：计算机辅助设计与分析 先修课程：《计算机辅助设计》 课程团队负责人及成员：陈良萍、刘宏强、王云、赵静、李蕾、黄艺、史俊玲、 毛新 1.课程定位和设计思路 1.1课程定位 本课程是为计算机辅助设计与分析专业本科生开设的一门专业核心课程，重点介绍有限元法的基本原理和方法、一些成熟的有限元软件功能和简单的分析步骤，同时结合工程实际，为他们进一步学习或实际应用及参加科研工作开辟道路。其任务是通过先修课程中所学知识的综合运用和新知识的获取，使学生初步掌握现代设计中的一种重要方法，开阔视野，提高能力，以适应科学技术发展的要求。 1.2设计思路 在教学中，首先通过力学中的矩阵位移法思想的对比教学，引出连续介质力学有限单元法的学习重点在于单元的插值函数如何构造。这因为，虽说矩阵位移法是对杆系结构而言的，但其结构的离散化和组建整体刚度方程的思想完全可以借鉴到连续介质力学，它们的不同点只是在单元刚度矩阵的建立；而不同单元类型的单元刚度矩阵的建立，又取决于对应单元插值函数的构造。这样处理，不但使学生抓住了本课程的教学重点，而且对有限单元法的整体思想有了宏观上掌握；起到主动学习而非被动接受的作用。在单元构造的教学中，理论学习的重点在于常规单元的介绍；通过常规单元介绍插值函数的完备性与收敛性等。接之，介绍高次单元、等参单元等教学内容。在理论教学中，强调数学论证的严谨性和工程应用的适应性。

结合工程实例教学，拓宽学生数值分析方面的应用能力在课内对不同的单元类 型进行介绍时，及时抓住不同单元在应用中的对比教学与其适用性，并结合工程实例介绍单元类型的合理选取和单元网格的合理划分等。为学生在实际问题的数值分析中如何选定单元和剖分单元奠定了一定的基础和经验。 2.工作任务和课程目标 2.1工作任务 由于采用有限单元法的分析计算软件大多已商业化，而熟悉应用这些中的常规软件也应是本门课程的主要教学内容。在课内学生学会使用软件建立分析模型的基本步骤，其中包括分析模型抽象、几何模型绘制、单元网格划分、材料定义、边界条件定义、方程求解方法等。因课内教学时数的不足，学生应利用课余时间学习，以提高对实际问题的数值分析能力。 2.2课程目标 从教学思想和方法上对原课程进行改革，使学生从较高层次上理解有限元方法的实质，掌握有限元分析的工具，并具备初步处理工程问题的能力;使该课程成为具有较宽口径和较大覆盖面的、面向计算机辅助设计方面的专业基础课；注意课程体 系的整体优化，强调课程的深度、广度与应用。 3.教学方针落实情况

冷镦工艺

冷镦时，金属材料的变形形式和变形程度，是由材料尺寸、工件形状决定的，由此可求出材料镦锻比和镦锻率。 镦锻比主要用于工艺设计，决定工件的镦锻次数，用以对材料受力、模具寿命、产品质量进行分析的一个重要依据。 （1）.镦锻比（S） 又称镦粗比，即被镦锻材料镦锻部分长度h0和直径d0的比值。即： 用镦锻比可以确定镦锻过程中技术上的难易程序，镦锻比愈小，加工愈容易；镦锻比较大时，在制定工艺时应该适当增加镦锻关键次数。镦锻比是设计工艺的重要依据。 （2）.镦锻论（ε） 又称变形程度，是材料镦锻部分高度方向上的压缩量与材料镦锻部分的高度的比值。

即： 在塑性变形中，当工件变形程度超过金属材料本身许可变形程度时，在工件的侧面就会出现裂纹。 （3）冷抗日压变形程度表示方法多用断面减缩εF表示①正挤压：

二、镦锻次数的确定 确定镦锻次数，一般考虑下述因素 （1）形成头部的坯料长度与直径的比值h00/d00如果比值过大，一次镦就会产生纵向弯曲（见图3），形成头部后会出现夹层、皱皮或局部不充满，头形偏心等质量问题，这就需用增加镦粗次数来解决。即先把坯料镦成一个锥形，然后将锥形镦成所需形状（见图4） 一般根据经验可按下列数据来决定镦锻次数： 当h0/d0≤2.5时，镦锻一次； 当2.5≤h0/d0≤4.5时，镦锻二次； 当4.5≤h0/d0≤6.5时，镦锻三次；

（2）工件头部直径D与高度之比D/H 当D大而H小，这时h0/d0值可能并不大，但一次镦粗可能造成边缘开裂，就要考虑增加镦锻次数。 （3）工件表面光洁度要求较高、头形复杂的零件，对镦锻次数也有影响。，如半圆装潢螺钉，虽然h0/d0＜2.5，D/F也不大，但一次镦粗达不到光洁度要求，头部形状也不易完整镦粗，所以普遍采用二次镦锻成形；冷镦凹穴六角螺栓，由于头部形状较复杂，虽然h0/d0＜2.5，但一般采用三次镦锻工艺。 在整体凹模冷镦自动机工作时，镦锻头部和使杆部局部镦粗的作用力，限制了杆部的长度，过长的杆部会产生很大顶料力使自动机工作不正常。一般长度与直径d0比值： Lma/d0＜9.5~10 当选用坯料直径大于螺栓杆部直径，以挤压方式加工螺栓时，确定镦锻次数不再以h0/d0作为主要依据。因为这时坯料不会发生纵向弯曲，而应考虑挤压杆部和镦粗头部的形状所需加工步骤。选用粗线材镦制螺栓，头部镦粗杆部二次缩径工艺称为冷镦挤复合工艺，亦称二次缩径工艺。此时必须考虑杆部挤压程度是否在材料许用挤压程度范围内。在总变形程度确定的情况下，工件需要的变形次数与材料性质、工模具质量、润滑条件等方面因素有关。 金属材料塑性好，一次变形程度大，挤压次数少。

GBT5953《冷镦钢丝》修订说明

GB/T5953《冷镦钢丝》修订说明 1、任务来源 根据全国钢标准化技术委员会的钢标委[2008]01号文《关于下达全国钢标委2008年第一批国家标准制修订项目计划的通知》要求，由东北特殊钢集团有限责任公司、南京宝日制品有限公司和冶金工业信息标准研究院负责修订GB/T5953-XXXX《热处理型冷镦钢丝》，计划编号20074204-T-605，项目计划2008年完成。 2、主要编制过程 2008年1月成立起草小组， 2008年3月完成征求意见稿，并向国内主要冷镦钢丝生产厂和用户发函征求意见，先后收到等个单位的回函，我们对意见进行了汇总处理。2008年月提出标准讨论稿。 3.编制原则 冷镦钢丝主要用于制造紧固件，近年来，我国紧固件生产飞速发展，冷镦钢丝的产量已随之飞速增长。但原冷镦钢丝标准GB/T5953-1999，无论是牌号、品种和质量都无法满足紧固件行业的使用要求，也无法满足钢丝生产企业的要求，本次修订标准的基本原则是最大限度地满足国内冷镦钢丝的生产和使用要求。国内冷镦钢丝的生产和使用特点集中起来有以下几点： ①我国紧固件产量已稳居世界第一位，其中近1/3为出口产品，出口地既包括欧美等发达国家，也包括中东和东南亚等发展中国家，采用标准种类多，牌号和性能要求差别大。 ②紧固件在国内主要是满足制造业需要，汽车工业是最大用户。我国汽车工业是“八国联军”进中国，日、德、美、法、英、意、瑞、韩各占一席之地，不同车型的紧固件基本是依据本国标准生产，所以中国标准件市场几乎是世界市场的缩影。 ③根据初步调查结果估算，2007年全国紧固件年用钢量近700万吨，主要规格集中在Φ 3.0～40mm范围内。冷镦钢线用盘条几乎全部用先进的连轧机生产，碳素冷镦钢生产厂家有沙钢、邢钢、马钢、湘钢、宝钢、南钢、安钢和包钢等10余家；合金冷镦钢生产厂家较少，有东北特钢、宝钢（上五）、太钢等几家，总的说来，生产冷镦钢的冶金炉和热轧机的水平是比较好的，工艺流程是先进的，基本能滿足冷镦钢的生产要求。 ④目前，国内生产冷镦钢盘条主要参照标准有： JIS G3507 、JIS G3508、JIS G4104、JIS G4105、ASTM A29、ASTM A510M、DIN1654、NF35-556、NF35-557、EN119、和ISO4954；冷镦钢丝主要参照标准有： JIS G3539 、JIS G3545、ASTM A510M和ISO4954。其中欧州、德、法、意、瑞等国选用冷镦钢牌号和成分相近，韩国选用冷镦钢牌号和成分与日本相近，国内冷镦钢实际使用标准有ISO4954、ASTM A29、ASTM A510M和JIS G系列标准。 ⑤新中国的冷镦钢丝标准体系是参照前苏联标准建立起来的，直到现在飞机、拖拉机、载重汽车和重型机械制造业用紧固件仍然保留原有风格，GB/T5953中牌号和力学性能指标是这方面的典型，俄国现行冷镦钢标准为ГОСТ10702无疑也应是一个重要参考标准。 从上面的分析可以看出：本次修订无论照搬哪个标准均无法满足国内生产和使用要求，作为紧固件第一生产大国，应该有一套科学，完整的冷镦钢标准体系，因此确定，从实际开发，根掘冷镦钢生产和使用特性，参照ISO4954、JIS G、ГОСТ标准，在GB/T5953-1999基础上，规范我国冷镦钢丝标准体系，新标准按GB/T1.1-2000规定的格式编写。 4．主要技术内容修改说明 4.1 标准名称 按照ISO标准和国际惯例，冷镦钢分为4种类型：非热处理型、表面硬化型、调质型（包含硼）和非调质型。非热处理型冷镦钢丝主要用于制造5.8级以下螺栓和螺柱，冷镦成形后的制品不再进行热处理，钢丝通常选用转炉炼的低碳钢制造，多以冷拉状态交货，其实际用量占冷镦钢丝总用量的半数以上，本次修订标准时单独制定新国际。根据生产和使用特点，其余3类冷镦钢丝合订一个标准，按照国际惯例标准名称可以叫“冷镦钢丝”，不能叫“热处理型冷镦钢丝”。

有限元法及应用---教学大纲

《有限元法及应用》教学大纲 课程代码：050142016 课程英文名称：Application of finite element method 课程总学时：24 讲课：24 实验：0 上机：0 适用专业：材料成型及控制工程 大纲编写（修订）时间：2017.07 一、大纲使用说明 （一）课程的地位及教学目标 （1）课程地位：本课程是材料成型及控制工程专业的专业基础课，必修。 （2）教学目标：掌握材料加工中的有限元法及应用的基础理论与实现方法；能够结合本专业知识进行材料加工中的有限元技术应用；具备初步分析和解决材料加工中的有限元法应用问题的能力。 （二）知识、能力及技能方面的基本要求 （1）知识方面的基本要求： 掌握现代材料加工有限元法的基本概念和建立有限元数学模型的过程与方法。了解有限元法在材料加工领域的各种典型应用。 掌握有限元法的基本概念、解题思路、求解步骤，MSC.MARC有限元分析软件在材料加工中的具体应用技术。了解平面问题与轴对称问题的基本理论。 （2）能力方面的基本要求 具备使用有限元法解决材料加工过程中实际问题的基本能力； 初步具备应用有限元技术分析和解决材料加工过程中各种工艺问题的能力； 具有利用本课程基本理论知识进行材料加工工程中的计算机模拟应用研发与进一步深入学习的能力。 （3）技能方面的基本要求 能够使用有限元软件进行材料加工过程模拟。 （三）实施说明 本教学大纲依据专业教学性指导性计划制定，指导教学环节。 理论教学环节： 教学以课堂讲授为主，多媒体辅助教学，加强基础知识、基本技能、创新意识的培养。结合材料加工领域中的实际案例讲解有限元技术及其在材料加工领域的各种典型应用。对课程中的重点、难点问题着重讲解。由于本课程既具有理论性又具有实践性，因此在教学过程中要注意理论联系实际，通过实例锻炼学生分析解决问题的能力。 采用启发式教学，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；通过互动教学调动学生学习的主观能动性，培养学生的独立思考解决问题的能力。 引进与本课有关的发展前沿课题成果，让学生了解本学科的最新发展动态，扩大学生知识视野。 （四）对先修课的要求 在讲授本课前，学生应修完材料成型原理、计算机程序设计。本课程为毕业设计、创新创业训练等实践环节打下基础。 （五）对习题课、实验环节的要求

QXG 231-2012冷镦和冷挤压用精品盘条标准

冷镦和冷挤压用精品盘条 1 范围 本标准规定了冷镦和冷挤压用精品盘条的分类、尺寸、外形、重量及允许偏差、技术要求、试验方法、检验规则、包装标志及质量证明书。 适用范围为用于生产大变形（如生产法兰盘等）及稳定性强的标准紧固件及非标准紧固件。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 222 钢成品化学成分允许偏差 GB/T 224 钢的脱碳层深度测定方法 GB/T 226 钢的低倍组织及缺陷酸蚀检验法 GB/T 228 金属材料 室温拉伸试验方法 GB/T 1979 结构钢低倍组织缺陷评级图 GB/T 2101 型钢验收、包装、标志及质量证明书的一般规定 GB/T 2975 钢及钢产品力学性能试验取样位置及试样制备 GB/T 4336 碳素钢和中低合金钢火花源原子发射光谱分析方法（常规法） GB/T 10561 钢中非金属夹杂物含量的测定 标准评级图显微检验法 GB/T 14981 热轧盘条尺寸、外形、重量及允许偏差 GB/T 20066 钢和铁 化学成分测定用试样的取样和制样方法 YB/T 5293 金属材料顶锻试验方法 3 分类和代号 SWRCH表示冷镦用碳素钢盘条，其中S：Steel(钢)；W：Wire（线）；R：Rod（棒）；C：Cold（冷）；H：heading（镦）。 “XG”表示邢钢的汉语拼音字头。 4 尺寸、外形、重量及允许偏差 尺寸、外形、重量及允许偏差应符合GB/T14981的规定。 尺寸精度符合GB/T14981之B级及以上要求。 5 技术要求 5.1 牌号及化学成分 5.1.1 冷镦和冷挤压用精品盘条的牌号及化学成分（熔炼分析）应符合表1的规定。

《有限元》教学大纲

《有限元分析》课程教学大纲 【课程编号】××××× 【课程名称】有限元分析/ Finite Element Analysis 【课程性质】专业核心课 【学时】144学时【实验/上机学时】144学时 【考核方式】试卷考【开课单位】XX学院 【授课对象】本科、机械设计制造及其自动化学生 一、课程的性质、目的和任务 有限元法作为边值问题的近似计算方法，随着计算机和计算技术的迅猛发展，其应用已从固体力学发展到流体力学、热力学、电磁学、声学、光学、生物学等多耦合场问题。《有限元分析基础》是材料成型类专业的一门专业基础课，主要介绍固体力学有限单元法的基本理论和应用。在对有限单元法的原理、方法进行讲授的同时配以相应的计算算例及大型工程软件的使用示例，加深学生的理解和消化。 课程教学所要达到的目的是：1、有限单元法的基本理论和实施方法；2、掌握工程结构和设备的受力及变形分析技能并最终提高他们的工程设计能力和解决实际问题的能力；3、利用ANSYS软件上机实践完成两个上机练习：刚架结构有限元分析和三维固体有限元分析；4、掌握利用有限元的加权残值法求解场问题的概念，重点介绍1维和2维热传导问。 题有限元分析。 二、教学内容、基本要求和学、课时分配 第一章：ANSYS概论（13学时） （一）基本要求：了解有限元法的分析过程，ANSYS 15.0的安装与启动，前处理、加载并求解、后处理。 （二）教学内容和课时分配： 1、有限元法的分析过程，ANSYS 15.0的安装与启动（2学时）

2、系统要求、设置运行参数（1学时） 3、ANSYS分析的基本过程（1学时） 4、实验内容（9学时） 实验1 梁的有限元建模与变形分析（1学时） 实验目的和要求： 1)要求选择不同形状的截面分别进行计算； 2) 梁截面分别采用以下三种截面； 3) 设置计算类型； 重点：有限元法的分析过程，ANSYS 15.0的安装与启动； 难点：ANSYS分析的基本过程； 第二章：图形用户界面（13学时） （一）基本要求：了解ANSYS软件界面下各窗口的功能，具体包括应用命令菜单、主菜单、工具栏、输入窗口、图形窗口和输出窗口。ANSYS架构及命令，具体包括简单模型的建立、材料属性输入、单元的选择和划分、求解处理和后置处理。 （二）教学内容和课时分配： 1、ANSYS 15.0图形用户界面的组成（1学时） 具体包括应用命令菜单、主菜单、工具栏、输入窗口、图形窗口和输出窗口。ANSYS 架构及命令，具体包括简单模型的建立、材料属性输入、单元的选择和划分、求解处理和后置处理2、对话框及其组件、通用菜单，输入窗口 2、主菜单，输出窗口，图形窗口的功能（1学时） 3、个性化界面（1学时） 4、实验内容（10学时） 实验1 超静定桁架的有限元建模与分析 实验目的和要求：上机熟悉ANSYS软件的命令，并对简单的例题进行有限元静、动态分析。 重点（黑体，小四号字）：ANSYS 15.0图形用户界面的组成；

中国紧固件行业发展现状及冷镦钢开发

中国紧固件行业发展现状及冷镦钢开发 2011-07-01 08:28:32 紧固件是一种通用基础件，与钢铁行业联系紧密。紧固件制造材料有钢、有色金属、不锈钢、钛合金和其他工程材料，90%以上采用冷镦加工，用该工艺制造的产品精度高、质量好，生产效率高。 1、我国紧固件行业市场需求 1.1汽车用紧固件 我国是车用紧固件增长最快的市场，2008年已超过日本成为仅次于美国的全球第二大紧固件市场。2007年我国紧固件需求约60亿美元，2010年将增至约75亿美元，从出口量和金额来看，我国占全球紧固件需求的15%。近几年我国紧固件年需求增长率为5%～10%，20 08年紧固件需求量为313万t，产量达540万t，同比增长9．5%，其中汽车工业是最大的用户(质量要求高)。未来几年汽车仍是紧固件需求最多的行业，2009年汽车产量为1350万辆，中高档汽车紧固件需求比2008年增长约25%。2010年汽车产量约为1800万辆，汽车及相关行业使用紧固件占总产量的18%～20%。 据统计，一辆轻型车或轿车平均用紧固件约500种规格，50kg，4000件左右，而一辆中卡或重卡车需紧固件约90kg，7500件，其中高强度紧固件占1/3左右。一辆汽车紧固件的费用约占整车成本的2. 5%～3.0%。 1.2不锈钢紧固件

螺栓、螺钉、铆钉等紧固件常用的材料有碳素钢、低合金钢和有色金属。但在特定场合，紧固件材料需要满足耐严重腐蚀或高强度的条件，许多不锈钢和超高强度不锈钢应运而生。不锈钢紧固件在强度上有较好表现，并具有耐腐蚀、易制造和易焊接的优点。不锈钢材质的紧固件进行电镀或热处理，可以获得更好的性能。在镍元素价格上涨的情况下，紧固件的价格也受到较大影响。紧固件生产企业为了减缓成本压力，生产了低镍型的不锈钢紧固件。 不锈钢紧固件生产用材质有奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、沉淀硬化不锈钢。常用的牌号有302，303，304，305，即所谓的“18－8”型奥氏体不锈钢4个牌号。302型用于采用机械加工的螺钉和自攻螺栓;303型为了改善切削加工性能，添加少量的硫，用于采用棒料加工螺母;304型适用于采用热镦工艺加工紧固件; 305型适用于采用冷镦工艺加工紧固件，例如冷成型螺母、六角螺栓; 309型和310型Cr含量和Ni含量都比18－8型不锈钢高，适用于高温下工作的紧固件;316和317型均含有合金元素Mo，因此它们的高温强度和耐蚀性能均比18－8型不锈钢高。耐磨焊条用321型和347型，321型含有较稳定合金元素Ti，347型含有Nb，提高了材料的抗晶间腐蚀性能，适用于焊后不退火或在420～1013℃服役的紧固件。 铁素体型不锈钢430型普通铬钢的耐腐蚀性能和耐热性能比410型好，有磁性，但不能进行热处理强化，适用于耐腐蚀和耐热性能要求稍高和强度要求一般的不锈钢紧固件。

有限元分析 教学大纲

《有限元分析》课程教学大纲 一、课程的地位、目的和任务 本课程地位： 《有限元分析》课程是机械设计制造及其自动化专业的一门重要专业选修课。有限元分析方法是一种数值分析方法，在大型数值运算中得到广泛的应用。 本课程目的： 《有限元分析》课程在教学内容方面着重机械分析的基本知识、基本理论和基本方法的传授。在培养学生的设计能力方面着重设计构思和设计技能的基本训练。 本课程任务： 1.树立正确的设计思想和创新意识，了解本课程基本理论的创立、运用和发展； 2.了解国家当前的有关技术、经济政策，具有正确运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力； 二、本课程与其它课程的联系 本课程应在学完《画法几何与机械制图》、《理论力学》、《材料力学》课程等课程以后进行，可与《互换性与技术测量》课程同时开设。本课程学习结束后，为学生顺利进入后续专业课学习打下基础，本课程在机械类专业教学计划中起到承前启后的作用，是一门设计性的主干技术课程。在整个人才培养中有不可或缺的总要作用。 三、教学内容及要求 第一篇总论 第一章绪论 教学要求： （1）了解有限元研究的内容与方法； （2）初步理解其在解决固体力学与结构分析方面的问题，而且应用与传热学、流体力学、电磁学等领域的重要地位。 教学内容： 第一节机械结构设计与有限元分析的关系 （一）有限元方法的提出 （二）有限元方法的重要性 第二节用有限元分析方法解决一些工程上的问题 （一）有限元法在工程中的应用

第二章弹性力学的基本理论 教学要求： （1）重点掌握真实解释一个函数，基函数是一组函数，试探函数是某一类函数。教学内容： 第一节有限元相关的数学与力学的知识 （一）有限元数学方程 （二）有限元力学方程 第二节弹性力学变分原理 （一）弹性力学原理 （二）弹性力学的表达式 第三章连续体弹性问题的有限元分析原理 教学要求： （1）掌握该原理； （2）熟知几种常用的单元的节点参数、表达形式和使用范围。 教学内容： 第一节二维、三维建模的有限元分析技术 （一）二维建模有限元技术 （一）三维建模有限元技术 第二节连续体的离散过程 （一）连续体的离散过程 （二） 2D单元的构造 （三） 3D单元的构造 第四章软件使用及结构分析实例与应用教学要求： （1）掌握软件的使用方法，结构问问题的分析与过程； （2）能够应用软件进行一般的结构分析。 教学内容： 第一节分析方法 （一）掌握该种分析方法 （二）解决处理实际工程问题 第二节实践练习 （一）上机练习，尽快掌握分析的原理 第五章接触问题的有限元分析 教学要求： （1）掌握边界接触问题法人解决方法和分析思路。 教学内容： 第一节接触问题的分析方法

冷镦钢的生产和发展动向

冷镦钢的生产和发展动向 来源：紧固件协会作者：浏览次数：51 发布日期：2007-11-08 一、前言 冷镦钢盘条的钢种一般为低，中碳优质碳素钢和合金结构钢。冷镦钢冷成型性能良好，在机械加工行业用冷拔代替热轧材冷切削机加工，这种工艺的优点是在节约大量工时，同时金属消耗可以降低10%~30%，而且产品尺寸精度高、表面光洁度好和生产率高，是近10年来兴起的较先进的机械加工工艺。它主要用制造标准件，非标准紧固件及各种机械零件，如螺栓、螺母、螺钉、插销以及汽车、电气设备专用件，是目前发展迅速，应用范围广泛的一种高效品种。 根据钢材的使用状态，可将冷镦钢分为非热处理型、表面硬化型和调质型之类。大陆宝钢、马钢和湘钢从20世纪90年代开始开发冷镦钢。据资料表明，冷镦钢市场2006年全国紧固件需求量达到600万吨，2007年需求量预将增至700~800万吨，其中汽车紧固件用中、高档冷镦钢超过150万吨。 二、冷镦钢的生产发展 近几年来，大陆开发的冷镦钢品牌在增加，产量在增长，质量在改进。如宝钢：SWP CH35K、SWR CH22A、SCM435；湘钢：XSWR CH10K、SWR CH35KC、SWR CH6A；杭钢：ML35、CH35ACR；武钢：35；包钢：ML35、SWRM12；太钢：C35、ML20MnTiB；刑钢：SWRCH35K等等品种。显然，冷镦钢的开发生产已经形成了一定量和规模。 冷镦钢盘条用线材的典型用途是制作螺栓，其强度范围大，从抗拉强度Rm400 Mpa 到1200 Mpa以上，且形状多，需求量大。 三、镦钢的生产工艺 （一）冷镦钢主要成分 钢中碳含量一般按中下限控制为宜。钢中矽含量超过0.10%，随矽含量增加，钢的抗拉强度、硬度有所提高，但延伸率、断面收缩率下降更显著，不利于冷变形。钢中锰含量适

《有限元分析》课程教学大纲

《有限元分析》课程教学大纲 一、课程与任课教师基本信息 课程名称：有限元分析课程类别：必修课□选修课■ 学时学分：其中实验（实训、讨论等）学时： 授课时间：周三、节授课地点： 任课教师姓名：孟宪铸职称：副教授 所属院（系）：机械工程学院适用专业班级：机械设计本、班 联系电话： 答疑时间、地点与方式：课前、课后，教室，交流 二、课程简介 本本课程是机械设计制造及其自动化专业的学科选修课。它的教学目的和任务是使学生掌握有限元法基本原理，为进一步应用有限元法解决复杂的工程问题打下基础。 三、课程目标 结合专业培养目标，提出本课程要达到的目标。这些目标包括： 、知识与技能目标 了解有限元法的特点及利用有限元分析结构的基本步骤；理解杆、梁、板单元刚度矩阵的推导方法；理解常用非节点载荷的处理方法；学会将一般的工程问题归结为有限元力学模型的方法，并能上机计算。 、过程与方法目标 保留了传统教学手段“粉笔黑板模型”的合理内核，同时积极开发、利用多媒体资源，形成全方位的立体化的教学手段，从而达到“减压增趣”、“提智扩能”的教学目标。 、情感、态度与价值观发展目标 有限元分析属学科选修课。根据世纪教育教学改革“宽口径、厚基础、高素质、强能力”的原则，学生应有较好的素质结构、较全面的知识结构。有限元分析理论性强，与各类工程技术有着密切的联系，因此处理工程问题的能力是学习该课程学生的必备素质。学生应重视本课程在素质培养中的作用，本着对自己、对社会高度负责的态度搞好课程学习。体现在学习中，具体要做到：明确学习目标，端正学习态度，培养学习兴趣，认真完成每个学习环节。同时，积极落实人才培养计划，使自己成为出色的、受社会所欢迎的工程技术人才。 四、与前后课程的联系

冷镦钢情况介绍

冷镦钢情况介绍 冷镦钢，又称铆螺钢或冷顶锻钢，是利用金属的塑性，采用冷镦加工成型工艺生产互换性较高的标准件用钢。冷镦钢产品广泛用于制造螺栓、螺母、螺钉等各类紧固件；另一重要用途是制造冷挤压零部件和各种冷镦成形的零配件，该用途是随着汽车工业发展起来的，逐步扩大到电器、照相机、纺织器材、机械制造等领域。 一、国内外冷镦钢生产概况 1、国内冷镦钢 我国冷镦钢的标准化工作起步较晚，尚未形成完整体系，冷镦钢用国家标准仅有3个：GB/T6478—2001《冷镦和冷挤压用钢》，GB/T4232—2009《冷顶锻用不锈钢丝》和GB/T5953—2009《冷镦钢丝》。冷镦用钢的实物品质尚不能完全满足标准件行业要求，在一定程度上依赖进口。据海关统计，我国每年进口的紧固件在12～13万t。随着紧固件工业的迅猛发展，新钢种不断地开发和引进，对外的出口日益增多，随汽车、石油、机械等各行业的技术进步，对配套的紧固件提出许多新要求，不但是形式尺寸上的，而且是性能与可靠性上的，实际上是对紧固件材料提出更高的要求。 我国紧固件行业发生了较大的变化，具体表现在： （1）采用国外钢种牌号如10B22M，10B25LHC，MnB123H等，主要是出口订单上规定要使用的牌号。 （2）同一牌号的钢种衍生出多个交货状态的品种，如SWRCH35K，有免退火、正火、退火+磷化交货，满足不同用户的需求。 （3）大量采用合金、低合金钢种，以适合耐高温、耐高压、耐腐蚀的要求，如SNB5-7，SNB16（JIS4107—94），SNB21-24（JIS4108）。 （4）采用抗延时断裂用钢生产的钢结构用螺栓抗拉强度超过1200MPa。 2、国外冷镦钢 国外采用HNDS2制造12.9级螺栓（代替SCM440），延时破断有明显改进，采用45CrNiMoTi在1500MPa级别使用，其性能优于回火马氏体高强度螺栓，贝氏体钢很少见到有（晶界）碳化物析出，避免了穿晶破坏而发生的延时断裂。 国外发达国家冷镦钢产业已基本形成规模，重点是根据用户的要求改善冷镦钢材料的品质性能，而产量无太大变化。日本大同为降低标准件材料成本和加工成本，推出了多种不锈钢螺栓和螺钉用钢; 高周波钢业开发了一系列不锈冷镦钢新产品，利用设备优势推出SUS系列产品，大大提高了钢的冷镦性能；日本精线为适应建筑行业要求，开发了具有良好耐蚀和冷镦性能、通过淬回火硬化的马氏体冷镦钢。爱知制钢公司开发了AUS系列冷锻用不锈钢，分为奥氏体（A）、铁素体（F）、马氏体（M）及沉淀硬化系列，其强度范围大，抗拉强度为400～1200MPa，且规格多。

有限元方法教学大纲

《有限元方法》教学大纲 课程英文名称：Finite Element Analysis 课程编号：008A3660 学时：12+12（实训）学分：1.5 一、课程教学对象 《有限元方法》课程在培养机械类、机电类、近机类工程技术人才的全局中，具有增强学生现代设计理论与分析方法的应用基础，提高学生对机械技术工作的适应性。本课程教学对象为五邑大学机电工程系机械工程及其自动化专业本科学生。 二、课程性质、目的和任务 有限元方法是一种现代设计方法。有限元方法应用于机械设计中，可以提高产品质量、降低产品成本，是一种具有重要经济意义和巨大潜力的先进技术。该课程为机械工程及其自动化专业本科学生的任选课。 本课程一般为机械类或相关专业的高年级学生的选修课，其目的是培养学生学会在机械设计中应用有限元新技术，掌握有限元方法的基本概念和基本理论，掌握有限元分析的基本处理方法，熟悉常用有限元分析软件在实际工程中的应用。 三、对先修课的要求 学生在学习本课之前，应先修课程：高等数学、线性代数、计算机文化基础、工程力学。 四、课程的主要内容、基本要求和学时分配建议（总学时数: 24包括课程讲授和学生上机辅导） 本课程对有限元方法的基本理论进行简要的说明，主要是针对现在有限元分析应用较广的PATRAN/NASTRAN有限元软件进行静力学分析和模态分析等方面的软件使用方法的训练。具体内容与要求如下： 第一章绪论 2学时 基本概念 1-2 有限元方法的普遍适用性（C） 1-3 有限元方法的发展概况及工程应用（C） 第二章有限元方法的一般步骤 4学时 2-1 物体的离散化（B） 2-2 位移插值函数（B） 2-3 平面问题有限元方法和程序（A） 2-4 边界条件（A）

冷镦钢发展简析

冷镦钢发展简析 在全国钢铁行业产能过剩和竞争激烈的形势下，在紧固件行业多年萎靡不振和竞争混乱的市场形势下，冷镦钢未来发展分析简析如下： 一、中国冷镦钢发展趋势，即紧固件发展趋势 冷镦钢的发展即是紧固件的发展，2011年紧固件全行业的总产量达到680万吨，同比增长9.7%，再次创出行业历史上的新高点，预 计2015年中国紧固件产量将达到750-800万吨。尽管我国紧固件生 产总量和规模早已位居世界首位，但产业实力和竞争力与世界前列的同行业相比尚有很大差距，“大而不强”、“胖而不壮”仍是经常用来形容我国紧固件的词语。在我国新型工业化的进程中，在国民经济“十 二五”发展的大格局中，技术发展趋势，世界格局变化及国内经济走向，都将对紧固件制造转型升级产生重大影响。 国内紧固件用原材料基本是热轧状态，有1/5存在开裂问题，紧固件生产企业不得不在拉拔、退火工序进行材料的改制。对于高强度紧固件，原材料冷镦成形后，还需进行最终球化退火处理以提高性能。这些处理工序不但增加成本，而且污染环境，特别对于中小企业，由于不具备保护气氛热处理条件，常常会导致表面氧化和脱碳，严重影响标准件质量，结合紧固件绿色发展的走向，冷镦钢发展方向为非调质钢、硼钢和超细晶粒钢，即使用节能型非调质钢和免退火或简化退火的热轧线材、抗延迟断裂用钢，而免热处理的非调质冷镦钢备受关注。

近几年来，国内开发的冷镦钢品牌在增加，产量在增长，质量在改进。如宝钢、湘钢、包钢、太钢、邢钢、马钢、南钢、沙钢、日钢、青钢等等。而且大部分钢厂生产的冷镦钢都有自己的特色，如宝钢的产品质量最好，销售价格最高，品牌效应最高；邢钢的合金钢形成品牌；马钢的免退火钢品牌；青钢的单双规格生产、湘钢性价比最高的ML40Cr钢；太钢的不锈钢；日钢的低成本钢等等。要想在竞争激烈残酷的钢铁市场中争取冷镦钢的一片市场，必须结合冷镦钢的发展趋势走出青钢冷镦钢的特色。 二、非调质钢、硼钢和超细晶粒钢特色介绍 从节约能源、节省资源、保护环境出发，对机械基础件之一的紧固件，如何追求更加合理的设计和轻量化的要求，这时，对使用的原材料提出了更高的要求。因此，最有效的措施是制造工艺流程更趋合理和提高紧固件冷镦钢的使用强度。 （一）非调质钢 非调质冷镦钢通过采用微合金化、控轧控冷等强韧化方法，在加工紧固件过程中可省略冷拔前的球化退火和成形后的淬火回火处理，还可减少螺纹部分的脱碳倾向，提高成品率，因此，经济效果十分明显。由于非调质钢在冷镦时的硬度较线材高，使得冷镦复杂形状的凸缘类螺栓时产生裂纹的机率较高，而且冷镦模具寿命有所降低。为此，非调质钢制造的螺栓主要为8.8级，加工量少的10.9级双头螺栓也可采用非调质钢制造，或者变形量小的“U”型螺栓。日本8.8T级的螺栓大都用微合金非调质钢制造。

冷镦比赛题库

冷镦工理论知识复习资料 一、是非题（正确的打“√”，错误的打“x”） 1、（×）冷镦是通过切削金属加工的方法来获得各种零件的。 2、( ×)当含碳量增加时会使冷镦塑性增加，对热镦影响较小。 3、( √)当紧固件产品表面粗糙度要求高，头形等结构较复杂时应适当增加镦锻次数。 4、( √ )冷镦加工与一般机械加工相比，钢材利用率高。 5、（×）螺栓的性能等级为6.8级，其中6表示其抗拉强度为600MPa，8表示其屈服强度 800MPa。 6、( ×)当变形物体质点有向各方向移动的可能时，则物体的质点总是沿其最大阻力方向 移动。 7、( × )工件残余应力引起的误差和变形都很小，不会对机器构成影响。 8、（√）当镦制异形、非标准件零件时，若镦锻比较大时易产生纵向弯曲，法兰边缘容易 发生开裂，头杆部易产生断头等现象。 9、( √ )尺寸中的上偏差的数值可以是正值，也可以是负值，或者为零。 10、( × )滚动轴承的精度等级C级最低而G级最高。 11、( √ )容积泵是依靠工作室容积的间歇改变来输送液体。 12、( × )各种液压油性能都差不多，因此可任意混合使用。 13、( √)物体的体积在塑性变形过程中保持不变。 14、( ×)一般随加工工件温度升高变形抗力增加。 15、( × )零件的公差等同于偏差。 16、( × )锥度等同于斜度。 17、（×）缩径工序中，若定径带过宽会使缩径力减小，甚至引起热胶合。 18、( √)力学性能为8.8级和高于8.8级的螺栓必须要经过热处理，才能达到力学性能要求。

19、（√)紧固件为提高防腐性能和抗氧化性能需要进行镀层处理。 20、( √ )轴承在低速旋转时一般采用脂润滑，高速旋转时宜用油润滑。 21、（√）冷镦加工与一般机械加工相比，生产效率高。 22、( √ )表面粗糙度代号应注在可见轮廓线、尺寸线、尺寸界线和它们的延长线上。 23、材料的断后伸长率、断面收缩率越大，表明其塑性越差。（×） 24、弹性变形是可逆的变形，塑性变形是不可逆的变形。（√） 25、测布氏硬度比测洛氏硬度操作要费时。（√） 26、测布氏硬度比测洛氏硬度对零件的损伤小。（×） 27、( √ )测量误差主要是人为的测量失误造成，和量具、环境无关。 28、螺栓的性能等级为4.6级，其中4表示其抗拉强度为400N/mm2，6表示其屈服强度240MPa。 （√） 29、晶粒越细小，金属的强度、塑性、韧性也越低。金属晶体的缺陷（×） 30、金属材料的力学性能差异是由其内部组织结构所决定的。（√） 31、奥氏体的强度、硬度不高，但具有良好的塑性。（√） 32、金属晶体中的缺陷引起晶格局部变形，即晶格畸变，晶格畸变引起能量升高，使金属的强 度和硬度升高。（√） 33、金属晶体中的点缺陷使金属的强度降低。（×） 34、低碳钢在受外力作用屈服后，如继续受力，其强度会增加，直至达到强度极限。（√） 35、微量的硼就能大大地提高钢的淬透性。（√） 36、合金元素溶入铁素体后必然引起晶格畸变，从而产生固溶强化。（√） 37、合金元素中除钴外，几乎都能使C曲线右移，降低钢的临界冷却速度，提高钢的淬透性。 （√） 38、使C曲线右移最强烈的合金元素是铬、钼、锰。（√） 39、SAE 1015是中碳钢材料。（×）