案例6 - 劈刀锻造模拟分析

1.案例介绍

劈刀（也称斩首刀）作为一种重要的军事和民用工具，其质量和性能直接关系到使用者的安全和效率。冶金分析可以确定最适合劈刀的材料类型和组织结构；评估劈刀的材料性能，包括硬度、韧性、耐磨性等；可以用于监测和控制劈刀的制造工艺，确保材料的组织结构和化学成分符合设计要求；可以帮助评估劈刀在实际使用过程中的耐久性和抗疲劳性能，预测劈刀的使用寿命和性能退化情况，指导设计和改进劈刀的结构和材料选择。

2.流程介绍

• 前处理与求解设置
  • 学习如何导入几何，自动生成网格
  • 学习如何导入模型网格
  • 学习如何设置模型与材料相关选项
  • 学习如何求解计算
• 后处理结果分析展示
  • 结果云图

步骤一：导入几何

进入冶金分析模块，点击“几何”，点击“上传几何”，上传几何文件Cleaver.STEP。本案例几何名为Cleaver。如下图所示：

步骤二：几何分组

点击“几何”前的“+”，弹出分组选项，点击后面“+”，选择添加面组，鼠标点击目标面进行分组。

步骤三：划分网格

点击“网格”，类型选择“几何生成”，“网格划分方法”选择“手动划分”，精度调至最大。并设置单元最大尺寸为0.002m，最小尺寸为0.0005m。设置完毕后点击最下方的“生成网格”，等网格划分成功后，会显示网格信息。

步骤四：单元设置

单元设置主要目的是设置单元类型，在模态分析模块中，单元类型可以设置为三维完全积分单元与三维缩减积分单元两种；网格类型可分为一阶网格与二阶网格两种。当单元设置为手动时，可对子模型进行单元设置。设置如下图所示：

步骤五：分析设置

关闭“考虑金属相变的力学分析”开关

步骤六：材料设置

点击“材料”，此处默认只有标准16MND5钢。打开“材料硬度”开关。具体参数如图设置。

步骤七：时间步

点击“时间步”，点击“新增”，创建热学计算的时间步。

步骤八：边界条件与荷载

点击“边界条件与荷载”后的“+”，选择“边界温度”，施加位置在体“volume_group_2”和“volume_group_206”上，具体数值用表格给出；

步骤九：初始条件

点击“初始条件”，设置初始温度为25摄氏度，铁素体比例0.9，珠光体比例0.1。

步骤十：求解器设置

点击求解器，直接使用默认设置即可。

步骤十一：时间步&资源

点击“时间步&资源”，将“计算核数”设置为16核，“最大计算时间”设置为3600s。

步骤十二：结果配置&计算

1）物理场 点击“结果配置”下的“物理场”，添加做需要的物理场。

2）点击“仿真计算”，开始计算，直至提示成功即可。操作如下图所示：

步骤十三：结果云图