基于ANSYS／LS—DYNA非均匀壁厚管料弯折成形仿真
利用LS-DYNA进行成形仿真的输入控制参数
利用LS-DYNA进行成形仿真的输入控制参数Translated by SunnyWinterLS-DYNA已广泛用于汽车碰撞分析。
默认的输入参数一般能给出有效，精确的碰撞模拟结果。
但是，这些默认值对于成形仿真分析并不一定理想。
下面是一个标准的金属成形过程。
为及时参考，推荐输入参数用黑体字标识，并包含在盒状关键字输入框中。
模型明确要求的数据，如终止时间等参数，输入黑体的0值。
一般问题设定在显式成形仿真中，利用质量比例缩放和（或者）人为的高工具速度，运行时间可以大大缩减。
这两种方法都会引入人为的动力学影响，因此必须将其减小到在工程意义上合理的水平。
一个单独的描述人为动力影响的参数是：工具每运动1毫米所采用的显式时间步进值（或周期）数目。
当成形过程允许大的无限的板料运动，比如冲击成形，需要更多的毫米周期数。
当板料被压边圈和冲模支撑较强的约束住时，较少的毫米周期数是必要的。
对大多数的仿真来说，100到1000之间的毫米周期数能产生合理的结果。
如果可能，或者有必要重复一个仿真，可利用两个不同的毫米周期值并比较分析结果去估计其对人为动力学影响的敏感性。
推荐选择的一个最大工具速度是2.0mm/ms,起始和结束速度为0。
可以使用简单的梯形速度轮廓（如图1）。
利用大的时间缩放步参数dt2ms获得要求的毫米周期数，可参考下面的公式：时间步大小=1.0/(最大工具速度*毫米周期数)工具速度，时间步大小和结束时间必须在协调的参照系中选择。
如果所有的工具运动给定，可用下面的步骤设置模拟参数：已知：工具全部行程（mm）:D最大工具速度（mm/ms）:2.0速度轮廓： 2.0毫秒上升和2.0毫秒下降的梯形（如图1）选择：毫米周期数：ncpm计算：结束时间（ms）: T=2.0+D/2速度数据点：（0.0，0.0）（2.0，2.0）（T-2.0,2.0） (T,0.0)时间步大小（ms）: dt2ms=1/(2*ncpm)上面的运算提供速度轮廓数据点用于下面的工具运动部分。
基于LS-dyna求解器的多工步冲压成形仿真分析
金属侧板 为例对基于Ｌ ～ ｙ ａ Ｓ ｄ ｎ 的多工 步成形 的冲压仿真
分析研究 。
冲压模技术 圈
ｗ＇ｅ ｍ ｏｕ ： ｃ ｆｅｔ ￣ ｗ． ｋｌ ｎ Ｉ －
２零件成形工艺分析
进 行 冲 压 成 形 分 析 前 需 对 零 件 进 行 分 析 并 结 合 零 件
３零件成形过程分析
ｊ Ｉ
． 一 一一 — 一 Ｉ ｉ １
的零件 的壁 厚信 息显 示 。 图１ 为 零件被 映 射得 到 的应 ４
变信 息。
ｊ
一
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。
图 １ 零 件被 映射 后 的 壁厚 信 患 ３
２ １年 第 ８期 【 ０１ 总第 １３期 ）ＷＷＷ ＭＯ Ｄ Ｃ Ｔ 模 具 工 程 ７５ ２ ＵＬ — ＮＮＥ
４ 冲压成形结果映射到碰撞模拟分析中
碰 撞 分 析 中 已 经 越 来 越 意 识 到 零 件 冲 压 成 形 后 对 碰 撞 结 果 的 影 响 了 。 金 属 板 料 成 形 后 的 残 余 的应 力 、 应 变 和 壁 厚 信 息 发 生 了 变 化 。 利 用 了增 量 法 的 冲 压 成 形 分 析 后 ， 将 所 得 到 的应 力 、 应 变 和 壁 厚 信 息 作 为 初
以及 节 约 了 产 品 研 发 过 程 中 研 发 成 本 。 各 种 板 料 成 形
分析的Ｃ Ｅ Ａ 软件 的求解算法不 外乎一步法 （ｎ ｓ ｅ ）和 ｏ ｅｔｐ 增量法 （ ｎ ｒ ｍ ｎ ａ ）。其中一步法 的应用 非常广泛 Ｉｃ ｅｅ ｔ １
７２ 模 具 工 程 、ｖ Ｍ Ｌ — ＮＮ Ｔ ２ １年 第 ８期 （ ＾ ＯＵ Ｄ Ｃ Ｅ ０ １ ， 总第 １３期 ２
之 前我们 需要知 道 此零件 的展 开形状 和 尺 寸及增 加 了
基于ANSYS的压力钢管的应力变形分析及其壁厚选择
基于ANSYS的压力钢管的应力变形分析及其壁厚选择毛有智【摘要】压力钢管作为水利水电工程中重要的输水建筑物之一,运行中需承受较高的水头.有必要对其进行应力、变形分析.压力钢管选材一般用高强度钢.而高强度钢一般价格昂贵,因此从节约实际工程造价的角度,又满足实际运行要求,需要对压力钢管壁厚慎重选择.用ANSYS分析了压力钢管应力、变形.使用得到的主应力结果,根据弹塑性力学强度理论公式计算不同壁厚钢管的应力值,可以优化壁厚,有重要的工程指导意义.【期刊名称】《贵州大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(030)002【总页数】4页(P111-114)【关键词】压力钢管;ANSYS;应力;位移;壁厚【作者】毛有智【作者单位】贵州水投水务有限责任公司,贵州贵阳550003【正文语种】中文【中图分类】TV314压力钢管［1-4］是一种水利水电工程中输水建筑物的组成部分，在承受一定的水压下，将水从水库、调压室、前池等位置，引入发电机，形成电能。
正因为压力钢管需承受较高的水压，故其钢材的选择以及实际工作时应力、变形分析就显得格外重要。
压力钢管是一种薄壳结构，如在设计、运行过程中稍有不当，则较容易产生事故。
用于水电站的钢材一般是高强度钢，能否在满足设计、运行的要求，尽量降低钢管壁厚，节约工程造价，也是应当关注的。
有限元作为一种区域型数值分析方法，已在水利水电工程中得到了普遍应用，比如用来分析重力坝［5］、闸室［6-7］、导流洞［8］、渗流［9］、基坑降水［10］等。
下面拟用通用性有限元商业软件ANSYS对压力钢管进行应力、变形分析，优化选择壁厚。
接下来，首先对ANSYS模拟过程中使用的壳单元及主要设置进行概述。
1 ANSYS单元类型的选择及主要设置模拟压力钢管，本文选用SHELL63单元。
因为SHELL63单元同时具有模拟弯曲和膜的能力，可以承受平面内荷载以及法向荷载。
单元的每个节点具有6个自由度:即，沿节点坐标系X、Y、Z方向的平动和转动。
利用ANSYSLS-DYNA仿真计算
利用ANSYS/LS-DYNA仿真计算ANSYS/LS-DYNA的前后处理器是ANSYS/PRE-POST,求解器LS-DYNA，是全世界范围内最知名的有限元显式求解程序。
LS-DYNA在1976年由美国劳伦斯·利沃莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）J.O.Hallquist博士主持开发，时间积分采用中心差分格式，当时主要用于求解三维非弹性结构在高速碰撞、爆炸冲击下的大变形动力响应，是北约组织武器结构设计的分析工具。
LS-DYNA的源程序曾在北约的局域网Pubic Domain公开发行，因此在广泛传播到世界各地的研究机构和大学。
从理论和算法而言，LS-DYNA是目前所有的显式求解程序的鼻祖和理论基础。
1988年，J.O.Hallquist创建利沃莫尔软件技术公司（Livermore Software Technology Corporation），LS-DYNA开始商业化进程，总体来看，到目前为止在单元技术、材料模式、接触算法以及多场耦合方面获得非常大的进步。
1996年功能强大的ANSYS前后处理器与LS-DYNA合作，命名为ANSYS/LS-DYNA，目前是功能最丰富，全球用户最多的有限元显式求解程序。
ANSYS/LS-DYNA的用户主要是发达国家的研究机构、大学和世界各地的工业部门（航空航天、汽车、造船、零件制造和军事工业等）。
应用领域是：高速碰撞模拟（如飞机、汽车、火车、船舶碰撞事故引起的结构动力响应和破坏）、乘客的安全性分析（保护气囊与假人的相互作用，安全带的可靠性分析）、零件制造（冲压、锻压、铸造、挤压、轧制、超塑性成形等）、罐状容器的设计、爆炸过程、高速弹丸对板靶的穿甲模拟、生物医学工程、机械部件的运动分析等。
ANSYS/LS-DYNA强大功能的基础是求解器的理论基础和丰富算法。
下面仅就LS-DYNA在模拟冲压、锻压和铸造等工艺过程的功能和特色进行说明：1. 冲压薄板冲压过程的物理描述是：在模具各部件（通常是凸模、凹模和压料板）的共同作用下，板料发生大变形，板料成形的变形能来自强迫模具部件运动外功，而能量的传递完全靠模具与板料的接触和摩擦。
基于ANSYS LS—DYNA的方管成型辊辊径有限元分析
现 象等 。
Ａ Ｓ ＳＬ Ｎ Ｙ Ｓ—Ｄ Ｎ Ｙ Ａ可同时支援二维 与三维
直用于指导生产 ， 许多理论研究都是将 复杂 的三
维变形简化为轴对称变形 ， 对其变形过程 与机理 仍然缺乏系统深入的认识 。本文应用 Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ 软 件的 Ｌ —Ｄ Ｎ 显式动力分析 ） 块建立 了三 Ｓ Ｙ Ａ（ 模 维轧制方管有 限元模型 ， 动态模 拟了大直径方管
次成型方式 ， 应用 Ａ Ｓ Ｓ软件 的 Ｌ ＮＹ Ｓ—Ｄ Ｎ ＹＡ
（ 显式动力分析 ） 模块建立 三维 ５道次冷弯方管 的有 限元模型 ， 动态模 拟方管轧制过程。５道次
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焊 管
连续成型方管模型如图 １ 所示 ， 型参数主要有 模 辊径、 辊长和辊距 以及管坯直径 、 壁厚和长度等。
维普资讯
焊管 ． ０ 第３卷第 １ ・０ 年 １ 期 ２０ ７ 月
●试 验 与 研 究
基 于 Ａ Ｙ Ｓ—Ｄ ＮＡ 的 ＮＳ ＳＬ Ｙ
方 管 成 型 辊辊 径 有 限元分 析
钟 飞
（ 清华大学 工业工程系，北京 １０８ ） ００４ 摘 要 ：根据冷轧方形管成型工艺， 用 Ａ Ｓ ＳＬ — Ｙ Ａ有限元仿真软件对不同的成型辊 采 Ｎ Ｙ Ｓ Ｄ Ｎ
。
２０ 年１ ０７ 月
表 １ 模 拟参数
堡 圭 苎 堡 墨 墼
圭 羹 查 壁 查 墼
平辊
立辊
平辊
立辊 万舱 噤
ｌ Ａ
士耳其头
辊模直径／ 辊模宽度／ 单道次压 成型速度／ 摩擦 ｍｍ ｍ ｍ 下量／ ｍ ｍ （ ／ ） 系数 ｍｓ
管坯进给方 向
－ ＿ ＿＿ ＿ －＿ ・ ＿ ■
基于ANSYS_LS_DYNA的滚动轴承仿真与分析
到。
( 2 ) 保持架的最大应力变化程度最大 , 说明保持架的应力
为了考虑摩擦的影响 , 将轴承实际的摩擦因数 、 润滑油和 挡边等模型综合考虑 , 建立了现有的摩擦因数 [ 4 ] , 相应数值的 设置见表 3。
表 3 接触模型中摩擦参数的取值 目标面 接触面 内圈外表面
fS = 0. 1 fD = 0. 05
2. 3 接触模型与载荷
由滚动轴承工作特点可知 , 在运动过程中 , 滚动轴承各部 件之间存在 3种接触 , 即滚动体与内圈外表面之间的接触 、 滚动 体与外圈内表面之间的接触及滚动体与保持架兜孔之间的接 触。 接触类型选择为普通的“ 面 -面” 接触 。 AN SYS/L S - D YNA 的接触摩擦基于库仑公式 , 摩擦因数 μ C 由式 ( 5 ) 给定 :
64 3. 2. 1 同一转速 、 不同外载荷接触应力分析
机 械 设 计
第 24 卷第 9 期
DYNA 下考虑摩擦条件的接触问题 , 成功实现了基于显式动力
由于后期实验装置能够施加的外力载荷大小有限 ,实例计 算中的外力取值主要考虑配合实验的情况 , 以便进行对比和验 证 。因此 ,外载荷分别取为 0. 5 kN , 1. 5 kN 和 2. 5 kN ,转速取为 4 000 r/m in。 在载荷施加过程中 ,外力载荷简化为轴承外圈的均布力形 式 ,按照程序要求施加以后 ,程序自动分解到有限元的节点上 , 通过接触的定义和计算传递到滚珠上 , 因此 , 没有以解析的方 式给出外力与单个滚珠受力的关系 。 如图 4 所示 ,等效应力值的分布情况用 3 种线型表示 ,横坐 标为等效应力值 , 纵坐标为出现的频率 。当载荷增加时 , 应力 分布曲线向右偏移且最大值随载荷的增大而增大 。说明随着 载荷的增加 ,滚动体在非承载区及承载区内的应力水平整体增 加。
利用ANSYSLS-DYNA仿真计算
利用ANSYS/LS-DYNA仿真计算ANSYS/LS-DYNA的前后处理器是ANSYS/PRE-POST,求解器LS-DYNA，是全世界范围内最知名的有限元显式求解程序。
LS-DYNA在1976年由美国劳伦斯·利沃莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory）J.O.Hallquist博士主持开发，时间积分采用中心差分格式，当时主要用于求解三维非弹性结构在高速碰撞、爆炸冲击下的大变形动力响应，是北约组织武器结构设计的分析工具。
LS-DYNA的源程序曾在北约的局域网Pubic Domain公开发行，因此在广泛传播到世界各地的研究机构和大学。
从理论和算法而言，LS-DYNA是目前所有的显式求解程序的鼻祖和理论基础。
1988年，J.O.Hallquist创建利沃莫尔软件技术公司（Livermore Software Technology Corporation），LS-DYNA开始商业化进程，总体来看，到目前为止在单元技术、材料模式、接触算法以及多场耦合方面获得非常大的进步。
1996年功能强大的ANSYS前后处理器与LS-DYNA合作，命名为ANSYS/LS-DYNA，目前是功能最丰富，全球用户最多的有限元显式求解程序。
ANSYS/LS-DYNA的用户主要是发达国家的研究机构、大学和世界各地的工业部门（航空航天、汽车、造船、零件制造和军事工业等）。
应用领域是：高速碰撞模拟（如飞机、汽车、火车、船舶碰撞事故引起的结构动力响应和破坏）、乘客的安全性分析（保护气囊与假人的相互作用，安全带的可靠性分析）、零件制造（冲压、锻压、铸造、挤压、轧制、超塑性成形等）、罐状容器的设计、爆炸过程、高速弹丸对板靶的穿甲模拟、生物医学工程、机械部件的运动分析等。
ANSYS/LS-DYNA强大功能的基础是求解器的理论基础和丰富算法。
下面仅就LS-DYNA在模拟冲压、锻压和铸造等工艺过程的功能和特色进行说明：1. 冲压薄板冲压过程的物理描述是：在模具各部件（通常是凸模、凹模和压料板）的共同作用下，板料发生大变形，板料成形的变形能来自强迫模具部件运动外功，而能量的传递完全靠模具与板料的接触和摩擦。
ansys-LS-DYNA使用指南中文版本
ansys-LS-DYNA使用指南中文版本ansys-LS-DYNA使用指南中文版本_全文在线阅读请使用IE7或IE8预览本页，个别文件很大超过5M,请等几分钟后再下载!谢谢!ansys-LS-DYNA使用指南中文版本-第一章引言ANSYS/LS-DYNA将显式有限元程序LS-DYNA和ANSYS程序强大的前后处理结合起来。
用LS-DYNA的显式算法能快速求解瞬时大变形动力学、大变形和多重非线性准静态问题以及复杂的接触碰撞问题。
使用本程序，可以用ANSYS建立模型，用LS-DYNA做显式求解，然后用标准的ANSYS后处理来观看结果。
也可以在ANSYS和ANSYS-LS-DYNA之间传递几何信息和结果信息以执行连续的隐式－显式/显式－隐式分析，如坠落实验、回弹、及其它需要此类分析的应用。
1.1 显式动态分析求解步骤概述显式动态分析求解过程与ANSYS程序中其他分析过程类似，主要由三个步骤组成：1：建立模型（用PREP7前处理器）2：加载并求解（用SOLUTION处理器）3：查看结果（用POST1和POST26后处理器）本手册主要讲述了ANSYS/LS-DYNA显式动态分析过程的独特过程和概念。
没有详细论述上面的三个步骤。
如果熟悉ANSYS程序，已经知道怎样执行这些步骤，那么本手册将提供执行显式动态分析所需的其他信息。
如果从未用过ANSYS,就需通过以下两本手册了解基本的分析求解过程：·ANSYS Basic Analysis Guide·ANSYS Modeling and Meshing Guide使用ANSYS/LS-DYNA时，我们建议用户使用程序提供的缺省设置。
多数情况下，这些设置适合于所要求解的问题。
1.2 显式动态分析采用的命令在显式动态分析中，可以使用与其它ANSYS分析相同的命令来建立模型、执行求解。
同样，也可以采用ANSYS图形用户界面（GUI）中类似的选项来建模和求解。
管材弯曲壁厚变形的有限元模拟与试验分析
要是回转牵引式弯曲 。试验前对试验用管材的几何 形状 、尺寸其中包括管线平行度 、圆度和壁厚公差 等进行测量 , 以保证其符合国家相关标准 。弯曲成 形后将试件在弯曲平面上沿中轴线剖开测量壁 厚 。弯曲试验用管材为 1Cr18Ni9Ti 不锈钢 , 管外径 d0 = 6 、8 mm;弯曲模半径分别为 15 mm 和 30 mm ,壁 厚 t0 = 1 mm。弯曲试验设备采用手动弯管机 。
Beijing 100081 , China ) Abstract : One la rge-scale finite-element method ( FEM) softwa re was used to simulate the deforma2 tion p rocess of rota ry-p ull typ e pip e bending. The res ults of the deformation of inside a nd outside wall thic kness of the bent pip e a re basicall y conformed to test values . The res ults of the simulation also reveals that the strain of inside a nd outside wall thic kness of the bent pip e is relatively even a nd to some extent c ha n ges the wall thic kness a round the strai ght pip e section out of the bendin g ta ngenc y p oint . The greater equivalent stress centers a round the terminal end of the bent section of the pip e a nd also pa rtially exists a round the be ginning end of bending whic h works as the stress tra nsferring a rea . A little stress is still found in the bent pip e wall . Key words : pip e bending ; wall thic kness deformation ; finite element ; numerical simulation
DYNAFORM基于LS-DYNA的板料成形仿真软件介绍
Addendum Generation
DYNAFORM解决方案---成形仿真 产品设计到冲压零件
Binder Wrap
Draw
Trimming
Flanging
Springback
DYNAFORM工业应用及解决问题
• • • • • • • • • 起皱 拉裂 压边力 润滑方案 成形力 模具磨损 毛坯尺寸 回弹 压延筋布置
– Analytical Drawbead
• Quickly and easily defined as points and lines • Radius around line • Conveniently Modified
– Automatic drawbead force prediction provided
5 kN 10 kN
50 kN
成形力的确定
Newton
Time
原始坯料计算
DYNAFORM模拟过程
•前处理 –用于建立有限元模型
–优秀的网格划分工具
–自动化 •求解器 LS-DYNA –增量算法 –显示/隐式求解 –精确 •后处理
–读入结果
•回弹 •FLD •变形 •Etc.
DYNAFORM Simulation Procedure
Export UG Part file
– Like-to-Like Quality NURBS Surface
UG Prt File
CAD Interfaces “No Data Loss”
• Using Native Library - No Data Loss through Translation
Typical AutoForm Mesh