案例7 - 三通管道锻造过程中的力学性能分析

1.案例介绍

三通管道是一种常见的管道连接构件，也称为三通接头或三通管接头，它的主要功能是实现管道系统中的分流、合流和流体转向。三通管道在各种工业领域中广泛应用，包括油气输送、化工工艺、供水系统、暖通空调系统等。它们通常由金属或塑料制成，具有耐腐蚀、耐高压和耐高温的特性，以适应不同的工作环境和流体介质。
对三通管道进行冶金分析可以帮助确保产品质量、优化工艺、提高产品性能，并为故障分析和改进提供支持，是管道制造和使用过程中的重要环节。

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Tee.step。本案例几何名为Tee。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“自动划分”，精度调至最大。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

打开“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，关闭“相变塑性”开关。具体参数如图设置，还有部分参数用表格表示。

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”上，具体数值用表格给出；

再次添加边界“固定支撑”，施加面在面“face_1”上。

再次添加载荷“压强”，施加位置在面“face_2”。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0.8，珠光体比例0.2。

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”调整为18000s，“结束时间”设置为100s，“最大时间步长”设置为10s，“最小时间步长”设为5s，“结果写入时间步”选择“所有计算时间步”。其余参数使用默认设置。

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