板料成形中有限元模拟技术的应用
金属板料二次成型的有限元分析
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词 ： 限元 ； 有 数值模 拟 ； 料 成型 板 文献标 识码 ： Ａ
中图分 类 号 ： Ｇ ３ ６ ４ ； Ｂ １５ Ｔ ８ ．２ Ｔ １
Ｆｉ ｉｅ ｅｅ ｅ ｔａ ａ ｙ ｉ ｏ ｗｉｅ ｍ ｅａ ｏ ｍ ｉ ｓ ｎ ｔ ｌｍ ｎ ｎ ｌ ｓｓｆ ｒ ｔ ｃ ｔ ｌｆ ｒ ｎｇ
一 ．
ｎａｏ ｌ ｆｒ ｎ． Ｋ ｅ ｒ ： ｎ ｔ ｌ ｍｅ ｔ ｎ ｍ ｅｉ ａ ｉ ｕ ａｉ ｎ； ｅａ ｏ ｉ ｇ ｙ ｗｏ ｄｓ ｆ ｉ ｅｅ ｎ ； ｕ ｒｃ ｌｓｍ ｌｔｏ ｍ ｔｌｆｒ ｎ ｉ ｅ ｍ
板料 成型 在汽 车 、 机 、 飞 电器等 工业领 域得 到 了
Ｄｅ ． ０ ｃ ２ ０６
文 章 编 号 ：０ ８—１５ （ ０ ６ ０ ０ ３ ０ １０ ６ ８ ２０ ）４— ０ ３— ４
金 属 板 料 二 次 成 型 的 有 限 元 分 析
诸 旭 妹 ， 怀 存 张
（ 京机械工业学院 北 机 械工 程 系 ， 京 １０ ８ ） 北 ００ ５
摘
要 ： 了实现 同 台压 力机加 工 多品种 、 为 多型 号的板 料 ， 型板 料 的成 型采 用 同机 分步 大
成 型 ， 过采 用板 料成 型动 力显 式有 限元 模拟 ， 用四 节点退 化 壳单 元对 板料 进 行 离散 化 ， 用 中 通 采 利 心 差分 法 离散 时间域 ， 建立动 力显 式计 算 格 式 ， 用罚 函数 法和 修 正库 仑 定理 计 算接 触 力 和摩擦 采 力。对二 次成 形过 程 ， 建立 有限元 分析计 算模 型 ， 过 Ｄ ｎｆｒ 软 件 仿 真得 出 同机 分 步成 形 法 的 通 ｙａｏ ｍ
广泛 的应 用 ， 是一 种十分 重要 的零 件加 工方 法 ， 它 它
有限元方法的发展及应用
有限元方法的发展及应用1 有限元法介绍1.1 有限元法定义有限元法（FEA，Finite Element Analysis）的基本概念是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它是起源于20世纪50年代末60年代初兴起的应用数学、现代力学及计算机科学相互渗透、综合利用的边缘科学。
有限元法的基本思想是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。
有限元法最初应用在工程科学技术中,用于模拟并且解决工程力学、热学、电磁学等物理问题。
1.2 有限元法优缺点有限元方法是目前解决科学和工程问题最有效的数值方法，与其它数值方法相比，它具有适用于任意几何形状和边界条件、材料和几何非线性问题、容易编程、成熟的大型商用软件较多等优点。
（1）概念浅显，容易掌握，可以在不同理论层面上建立起对有限元法的理解，既可以通过非常直观的物理解释来理解，也可以建立基于严格的数学理论分析。
（2）有很强的适用性，应用范围极其广泛。
它不仅能成功地处理线性弹性力学问题、费均质材料、各向异性材料、非线性应立-应变关系、大变形问题、动力学问题已及复杂非线性边界条件等问题，而且随着其基本理论和方法的逐步完善和改进，能成功地用来求解如热传导、流体力学、电磁场等领域的各类线性、非线性问题。
他几乎适用于求解所有的连续介质和场问题，以至于目前开始向纳米量级的分子动力学渗透。
（3）有限元法采用矩阵形式表达，便于编制计算机软件。
这样，不仅可以充分利用高速计算机所提供的方便，使问题得以快速求解，而且可以使求解问题的方法规范化、软件商业化，为有限元法推广和应用奠定了良好的基础。
塑性成形过程中的有限元法
塑性成形过程中的有限元法金属塑性成形技术是现代化制造业中金属加工的重要方法之一。
它是金属材料在模具和锻压设备作用下发生变形，获得所需要求的形状、尺寸和性能的制件的加工过程。
金属成形件在汽车、飞机仪表、机械设备等产品的零部件中占有相当大的比例。
由于其具有生产效率高，生产费用低的特点，适合于大批量生产，是现代高速发展的制造业的重要成形工艺。
据统计，在发达国家中，金属塑性成形件的产值在国民经济中的比重居行业之首，在我国也占有相当大的比例。
随着现代制造业的快速发展，对塑性成形工艺分析和模具设计提出了更高的要求。
如果工艺分析不完善、模具设计不合理或选材不当，产品将不符合质量要求，导致大量不良品和废品，增加模具的设计制造时间和成本。
为了防止缺陷，提高产品质量，降低产品成本，国内外许多大公司、企业、高校和研究机构对塑料成型件的性能进行了大量的理论分析、实验研究和数值计算，通过对成形过程中应力应变分布及变化规律的研究，试图找出各零件在产品成形过程中遵循的共同规律和机械失效所反映的共同特征。
由于影响塑性成形过程的因素很多，一些因素，如摩擦和润滑、变形过程中材料的本构关系等，还没有被人们充分理解和掌握。
因此，到目前为止，还无法对各种材料和形状零件的成形过程做出准确的定量判断。
由于大变形机理非常复杂，塑性成形研究领域一直是一个充满挑战和机遇的领域。
一般来说，产品研究与开发的目标之一就是确定生产高质量产品的优化准则，而不同的产品要求不同的优化准则，建立适当的优化准则需要对产品制造过程的全面了解。
如果不掌握诸如摩擦条件、材料性能、工件几何形状、成形力等工艺参数对成形过程的影响，就不可能正确地设计模具和选择加工设备，更无法预测和防止缺陷的生成。
在传统工艺分析和模具设计中，主要还是依靠工程类比和设计经验，经过反复试模修模，调整工艺参数以期望消除成形过程中的产品缺陷如失稳起皱、充填不满、局部破裂等。
仅仅依靠类比和传统的经验工艺分析和模具设计方法已无法满足高速发展的现代金属加工工业的要求。
钛及钛合金板材冲压成形及有限元模拟
钛及钛合金板材冲压成形及有限元模拟王艺;毛小南;戚运莲;刘伟;孙花梅【摘要】综述了钛及钛合金薄板的塑性及冲压成形性,在此基础上研究了钛板冲压成形的影响因素,着重分析了压边力、模具尺寸对钛板冲压成形的影响.然后介绍了有限元模拟的基本原理及壳单元、本构方程的选择,并利用DYNAFORM软件模拟了TA2纯钛半球形工件的成形过程,并对压边力进行优化,得出最适压边力范围为27~37 kN.%In this paper , the plasticity and formability of titanium and titanium alloy sheets were reviewed , and the influence factors of sheet stamping were studied .The effects of blank holder force and die size on stamping process were analyzed.Finally, the basic principles of finite element simulation and selection of constitutive equation and shell element were introduced .Using DYNAFORM software to simulate the forming process of TA 2 titanium hemispherical workpiece , and to optimize the blank holder force , it is found that the optimum blank holder force range is 27~37 kN.【期刊名称】《钛工业进展》【年(卷),期】2017(034)005【总页数】5页(P1-5)【关键词】钛及钛合金;冲压成形;压边力;有限元模拟【作者】王艺;毛小南;戚运莲;刘伟;孙花梅【作者单位】东北大学,辽宁沈阳 110819;西北有色金属研究院,陕西西安 710016;西北有色金属研究院,陕西西安 710016;西北有色金属研究院,陕西西安 710016;西北有色金属研究院,陕西西安 710016【正文语种】中文【中图分类】TG386钛及钛合金的冲压成形是利用大型冲压设备与相应的模具，对钛材施加一定的压力，使其发生塑性变形，获得一定形状的压力加工方法。
板料冲压成形及回弹有限元模拟分析
Ku=F
式中K为总刚度矩阵；u为位移向量；F为节点载荷向量。
在隐式算法中，对于第i个给定的加载增量，用Newton-Raphson迭代法，需要求解下面的方程：
板料冲压成形及回弹有限元模拟分析
摘要
回弹是板材冲压成形过程中不可避免的普遍现象，直接影响到冲压件的尺寸精度和零件最终形状。本文利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件中的非线性动力的显式、隐式连续求解功能，模拟了板料冲压成形过程与卸载后板料回弹变形的全过程，得到了成形过程中任一时刻各处Von-Mises应力云图和应变值及卸载后板料的回弹结果，帮助我们更好的认识分析板料冲压成形以及回弹过程中物质内部的变化。
ANSYS／LS-DYNA是一个通用的显示非线性动力分析有限元程序，近年来开发的板料冲压成形数值模拟新功能，取得了很大成功。通过计算，可以观察板料冲压成形过程中的变形状态、应力状态和壁厚变化，了解可能出现的起皱和开裂现象。此外，ANSYS／LS-DYNA程序具有显式、隐式求解功能，用显式求解模拟动态成形过程，然后用隐式求解模拟线性回弹变形。这不仅能够模拟材料变形过程，而且也能较好地计算回弹现象，比较准确地得到材料最终成形状态。
关键词：板材冲压，回弹，非线性有限元分析，数值模拟
Sheet metal stamping and rebound finite element simulation analysis
Abstract
The rebound is inevitable common phenomenon in sheet metal forming process, a direct impact on the final shape to the dimensional accuracy of the stampings and parts. In this paper, the nonlinear dynamic finite element software ANSYS / LS-DYNA explicit, implicit sequential solution function to simulate thespringbackdeformation of the sheet after sheet metal stamping process and uninstall the whole process, forming process at any time throughout the Von-Misesstress cloud and strain and after unloading sheetspringbackresults, help us to a better understanding analysis sheet metal stamping and rebound process material internal changes.
基于DYNAFORM的板料成形研究论文
基于DYNAFORM的板料成形研究摘要板料拉深成形是现在工业领域中一种重要的加工方法。
在拉深成形的过程中，零件容易出现开裂，起皱等问题。
随着计算机模拟和仿真技术的发展，板料拉深成形过程的分析、缺陷分布等问题都可以通过有限元模拟软件预测分析。
针对这些问题，用PRO/ENGINEER软件将零件进行三维建模，导入DYNAFORM，进行初步模拟，设置模拟控制参数，主要是修改板料厚度、板料性能、冲压速度、模具圆角半径等参数。
找出模具倒角、材料厚度、冲压速度对材料成形性能的影响，从而对于指导成形工艺的设计具有重要的意义。
关键词：DYNAFORM，拉深，模拟，参数Based on the dynaform plate formingresearchAbstract：Deep drawing of sheet metal industry is now an important processing method. In the drawing forming process, the parts prone to cracking, wrinkling and other problems.Along with the computer simulation and the simulation technology development, the process of sheet forming analysis, defects distribution problems can be simulated by FEM software prediction analysis. To solve these problems, PRO / ENGINEER software part three-dimensional modeling, import on DYNAFORM, a preliminary simulation, set the parameters of analog control, primarily to modify the sheet thickness, sheet performance, pressing speed, die fillet radius and other parameters.Identify mold chamfer, material thickness, speed of pressing forming properties of the material, which for the guidance of the design of the forming process of great significance.Key words: DYNAFORM, drawing, simulation, parameter毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
金属板料成形数值模拟的研究现状
金属板料成形数值模拟的研究现状一、引言金属板料成形数值模拟是现代制造业中不可或缺的一环。
通过数值模拟可以预测金属板料在成形过程中的变形、应力分布等物理量，从而优化工艺参数，提高成形质量和效率。
本文将介绍金属板料成形数值模拟的研究现状。
二、数值模拟方法1. 有限元法有限元法是目前最为常用的数值模拟方法之一。
它将连续体划分为多个小单元，在每个小单元内近似求解其物理量，最后通过组合得到整体的物理量分布。
有限元法可以考虑材料非线性、边界条件复杂等因素，适用范围广泛。
2. 边界元法边界元法是另一种常用的数值模拟方法。
它将问题转化为求解边界上的物理量分布，避免了对整个区域进行离散化计算。
边界元法适用于具有对称性或者具有复杂几何形状的问题。
3. 网格无关法网格无关法是相对于传统有限元法而言的新兴方法。
它不需要事先确定网格大小和结构，可以自动适应物理量分布的变化。
网格无关法适用于具有较大变形或者复杂几何形状的问题。
三、数值模拟在金属板料成形中的应用1. 成形过程分析数值模拟可以对金属板料成形过程进行分析，预测变形、应力分布等物理量。
通过优化工艺参数，可以避免一些不必要的缺陷和失效。
2. 模具设计数值模拟可以为模具设计提供依据。
通过对成形过程中应力和变形的预测，可以确定合适的模具结构和尺寸，从而达到更好的成形效果。
3. 材料选择数值模拟还可以为材料选择提供参考。
通过预测不同材料在成形过程中的性能表现，可以选择最为适合的材料，提高生产效率和质量。
四、数值模拟存在的问题及发展趋势1. 计算精度问题目前数值模拟存在计算精度不高、计算时间长等问题。
需要进一步发展更加高效精确的数值模拟方法。
2. 跨尺度建模问题金属板料成形涉及到多个尺度，如宏观尺度、晶体尺度等。
如何将不同尺度的模型相结合，进行跨尺度建模是一个重要的研究方向。
3. 多物理场耦合问题金属板料成形涉及到多种物理场，如力学、热学、电磁学等。
如何将这些物理场相互耦合起来进行计算，是数值模拟发展的重要方向之一。
泡沫铝材料的制备与有限元模拟
泡沫铝材料的制备与有限元模拟泡沫铝材料是一种轻质、高强、具有良好吸声和隔热性能的新型功能材料。
由于其独特的优点，泡沫铝材料在许多领域都具有广泛的应用前景，如汽车、航空航天、建筑和国防等。
因此，研究泡沫铝材料的制备技术与有限元模拟对其性能的影响具有重要意义。
泡沫铝材料的制备方法主要有物理发泡法、化学发泡法和机械搅拌法等。
其中，物理发泡法是最常用的方法，其工艺流程如下：将混合物放入模具中，置于一定温度和压力条件下；发泡剂分解产生气体，导致混合物膨胀，形成泡沫铝材料；通过观察泡沫铝材料的泡孔结构，发现泡孔大小、分布和密度等因素对其性能有较大影响。
同时，泡沫铝材料的力学性能也表现出明显的各向异性，其中沿垂直于泡孔方向的性能较好。
有限元模拟是一种常用的数值分析方法，可以用来预测泡沫铝材料的性能。
在有限元模拟过程中，需要选择合适的材料模型、边界条件和有限元软件。
其中，材料模型需要考虑泡沫铝材料的弹性模量、泊松比和密度等参数；边界条件需要考虑材料的受力情况；有限元软件可选择ANSYS、SolidWorks等。
通过有限元模拟，可以得出泡沫铝材料的应力、应变和疲劳寿命等性能指标。
在应力分析中，发泡剂的加入使得泡沫铝材料的应力水平显著降低；在应变分析中，泡沫铝材料的应变主要发生在泡孔内，并且沿泡孔方向的应变最大；在疲劳寿命分析中，泡沫铝材料的疲劳寿命随着泡孔密度的增加而降低。
通过对泡沫铝材料的制备与有限元模拟研究，发现制备过程中的发泡工艺对泡沫铝材料的性能具有重要影响。
同时，有限元模拟结果表明，泡沫铝材料的应力、应变和疲劳寿命等性能指标受到泡孔结构、密度等因素的影响。
然而，目前的研究还存在一些不足之处，如制备过程中工艺参数的控制、有限元模拟中材料模型的精度等问题需要进一步探讨。
为了更好地应用泡沫铝材料，未来的研究方向可以从以下几个方面展开：优化制备工艺：进一步研究发泡工艺中的关键参数，如发泡剂类型、温度和压力等对泡沫铝材料性能的影响，为实现制备过程的优化提供依据。
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板料成形中有限元模拟技术的应用衡 猛 周建忠(江苏大学机械工程学院,江苏镇江212013) 摘要:使用传统的靠经验和反复修模试模的方法研发模具,不仅难以掌握板料成形的真实过程,而且会造成人、财、物、时的浪费。
将有限元技术引入冲压成形模拟中是解决这一问题行之有效的方法,对板料冲压成形模拟进行了讨论,并重点介绍了Dynaform 软件的应用。
关键词:有限元模拟;Dynaform ;板料成形;汽车覆盖件模具 汽车工业是国民经济的重要产业之一,而覆盖件的研发周期长是阻碍新车型尽快推向市场的重要瓶颈。
目前覆盖件及模具的设计制造工艺、先进装备及CAD/CAM 的应用已取得了重要进展,缩短了设计制造周期、提高了产品的质量、减轻了劳动强度,但CAE 的发展略显滞后。
从模具开发的整个过程来看,设计初期的模具工艺结构、冲压工艺参数的合理选择,能有效地减少调试修模工作量,缩短了开发周期,降低模具成本。
因而,推广应用CAE 技术,研究板料冲压的仿真成形是摆在覆盖件及模具行业收稿日期:2003-10-23第一作者简介:衡猛,男,1979年生,硕士研究生。
面前的重要课题。
1 板料冲压成形模拟的发展[1～4]板料成形数值模拟研究始于20世纪60年代,之前人们主要用试验分析的方法了解塑性成形的性能,为设计提供依据。
在20世纪70年代中期到80年代中期,主要是建立一些简单的有限元分析模型和应用,包括二维平面问题和轴对称问题,这阶段大多采用薄膜单元。
20世纪80年代中后期开始三维板料成形分析研究,各种板壳单元被应用于成形分析。
1973年,Kabayashi 采用刚塑性有限元法模拟了板料冲压成形过程。
1976年,Weifi 用弹塑性有限元法模拟圆形板料在半球形凸模作用下的胀形和 最终,以该零件凹模为例,根据LOM 原型翻制的硅胶模、砂型以及熔射并补强后的凹模(表面硬度50～55HRC )如图15～17所示。
图15 硅胶模—凹模 图16 砂型—凹模图17 带不锈钢壳层的硬模—凹模3 结束语采用与快速原型相结合的等离子熔射快速制造金属硬模新技术,成功地在短时间内制造出表面具有高耐磨性、高硬度的不锈钢模具。
实践证明,该技术在制模周期、成本、模具精度和模具寿命几个关联因素中找到了一个很好的结合点,能满足当前汽车工业车型变化极快,换型时间短的需要。
后续试冲压结果表明,冲压成形有限元模拟对于冲压模具设计有良好的指导作用,采用LOM 制作原型有良好的复型性。
参考文献:[1] 张海鸥.金属模具快速制造技术,电加工与模具,2002(2):6～9[2] 王伊卿,朱东波,卢秉恒.电弧喷涂制造汽车覆盖件模具,模具工业,2001(9):41～44[3] 徐达,宋玉华,张人佶,等.基于快速成形技术的汽车覆盖件金属模具制造.清华大学学报(自然科学版),2000,40(5):1～5设计・研究 《电加工与模具》2004年第2期拉延过程。
1978年,Wang 和Budiansky 采用完全球冲头胀形及冲压成形过程,计算得到的应变分布与实验结果吻合较好。
1980年,OH.S.I 用刚塑性有限元法对成形中的拉弯进行分析。
此时,人们从简单的轴对称胀形分析开始发展到三维形状零件的拉延分析,从薄膜单元发展到一般单元和蜕化壳元,发展了材料模型,如:刚-(粘)塑性、弹-(粘)塑性、结晶-塑性和速度敏感材料模型,从粗糙到逐步精确的接触摩擦模型,有限元显式积分算法也开始应用。
20世纪80年代,板料冲压有限元数值模拟得到了迅速的发展。
Lee 等于1982年开发出了一套预测板料成形成败的软件,福特汽车公司的研究人员也从1980年开始就覆盖件成形分析的弹塑性有限元法展开研究,研制了M TL FRM 系统,并在实践中应用。
20世纪90年代中期以后,人们除了继续以往的研究之外,很大部分注意力转向了解决实际加工中的工艺和技术问题,如多步成形、回弹起皱、压边控制、坯料形状、工艺设计及优化、复杂零件成形等。
目前世界各大汽车公司对板料冲压成形模拟都相当重视,欧美,日本等发达国家在汽车主要覆盖件开发过程中100%要经过仿真检验。
很多实用的商业化模拟软件也在实践中得以应用。
通用板料成形模拟软件如:ANSYS 、ABAQUAS 、PRO/M ECHAN 2ICA 、MARC 、AL GOR ;专用板料成形模拟软件如:D YNAFORM 、D YNA 23D 、AU TOFORM 、ROBUST 、PAM 2STAMP 等。
2 板料成形有限元模拟软件Dynaform 的应用有限元数值模拟的优点在于能提前预测产品成形的可能缺陷,从而为设计者提供合理的设计依据和工艺安排,以缩短设计制造周期,降低成本提高产品质量等。
以下以在汽车覆盖件行业应用最为广泛的Dynaform 软件为例,简单介绍冲压成形有限元数值模拟的运用。
Dynaform 软件是美国ETA 公司和L STC 公司联合开发的板料成形仿真专用软件。
该软件由前处理器(pre 2processor )、求解器(solver )和后处理器(post 2processer )组成。
Dynaform 提供丰富高效的单元类型,领先的接触和交界处理技术,百余种材料模型,可直观地看出板料的厚向应变图、最大应力位置、成形极限图及富于真实感的动画等。
eta/Dy 2naform 可模拟预压边、拉延、翻边、弯曲、多工步成形等过程,能预测板料起皱、拉裂、回弹、压痕、料厚变化、拉延筋布置及压力机吨位等工艺参数。
可帮助模具设计者明显减少模具开发时间及减少费用,是板料冲压成形理想的CAE 工具。
2.1 冲压成形模拟的步骤(1)曲面模型的建立。
可通过两种方式建立曲面模型,一种是在Dynaform 中直接建立。
另一种是通过商品化的Pro/E 和U G 等软件导入。
因第一种方式功能较简单,应用不太方便,所以常用第二种方法。
即在Pro/E 和U G 等软件中建立覆盖件模型,并进行必要的工艺补充,然后建立相应的凸凹模和压边圈模型,提取各自的曲面,然后存为IGES 格式,并导入Dynaform 软件。
也可将外界建立好且经过工艺补充的覆盖件模型导入Dynaform ,然后通过偏置等处理生成凸凹模和压边圈模型。
(2)单元网格的划分。
一般采用先自动划分单元网格后手动划分的方法。
如曲面模型形状较复杂或由多重曲面组成,则往往易产生误差或单元面法向不一致,难以划出正确的结果。
因此在划分完网格后,要检查凸凹模、压边圈和板料网格的法矢量、边界、重复单元、修改网格直至没有错误为止。
网格的划分应正确地反映结构的受力和变形情况,网格的粗细稠密选择要适当。
网格细密则结果更精确,但计算量也更大,浪费机时;网格太粗则计算量小,但误差较大且不能真实反映变化情况。
应在保证计算精度和目的的前提下,选用适当的单元类型,先对预估受力变形剧烈的地方,采用较细密的网格划分,以保证有足够的单元反映该区域的变化情况。
(3)分析模型的建立。
网格划分完毕并检查正确后,将各单元集分别定义为凸凹模、板料和压边圈。
设置好模具、板料和压边圈之间的相对位置,并定义它们之间的接触类型和参数,设置必要的工艺参数,如动模运动曲线、压边圈运动曲线和力曲线以及摩擦系数和材料性能参数。
如是多步成形,则要注意不能移动上一步分析的单元信息模型,以免因原有的应力、应变和单元节点数据的不对应而导致错误。
前处理后会生成分析计算的输入文件(3.dyn )和有限元模型文件(3.mod )。
(4)分析计算。
前处理完成后,即可通过Dy 2naform 接口引入L S 2D YNA 中进行运算,运算结果会生成一个d3plot 文件,以供后处理调用。
(5)模拟结果后处理。
eta/Post G L 可读取—5—《电加工与模具》2004年第2期 设计・研究d3plot 文件进行后处理,以动画形式显示凸凹模、板料和压边圈的运动情况,直观检查其合理性,并给出板料变形、材料流动、应力应变分布、板料厚度变化以及起皱、破裂等情况。
还可就材料成形极限图、材料流动图、应力应变图、厚向分布图等进行详细研究。
Eta/Graph 则可将d3plot 文件中各物理量的数据用曲线的形式显示。
2.2 实例以下以某型汽车覆盖件为例,说明该软件的具体应用。
板料厚度为1mm ,杨氏模量E =226.35GPa ,泊松比μ=0.3,摩擦系数f =0.0388。
结合实际生产过程和经验,建立图1所示的有限元网格模型,并按如前所述的网格划分原则和以往的经验选取表1的单元和节点数进行模拟。
采用两步进行模拟,第一步是将压边圈压紧板料,第二步是模拟冲头下压的过程。
表1 采用的单元和节点数部件节点数单元数板料76447964凸模58065924压边圈282212844凹模83688912图1 所采用的有限元网格模型 图2是采用50t 压边力时的厚度模拟结果云图,可清楚地看出板料的厚度变化过程。
由于拉延筋的影响,其周边的板料变薄最大,和实际情况相符合。
图3模拟结果显示出该工艺参数和模拟参数条件下,冲出的零件是不合格的。
明显看出在板料的背面出现危险点和已破裂的地方。
应减少压边力或改变其他工艺参数、板料的材料或厚度和模具结构等,做到在模具生产前优化模具结构及修改各种相关参数,从而提高成功率。
3 结束语有限元模拟技术在汽车覆盖件制造及模具行业的应用日益广泛,发挥着越来越重要的作用,其与图2 50t压边力时板料厚度云图图3 50t 压边力时板料的FLDCAD/CAM 技术的结合应用已成为企业先进研发模式的首选,经济效益十分显著。
在过去的20多年间,有限元数值模拟技术在不断进步,但也存在着需要继续研究的问题,如采用更加简单精确的单元技术和合理高效的网格划分方法;接触和摩擦力模型的处理;各种成形曲线的判别准则和相应曲线的处理;材料特性的判别准则及回弹精度等。
技术的进步是永无止境的,相信随着人们研究的深入和外界相关环境的变化,冲压成形有限元模拟技术会日臻完善,也将在模具行业发挥更加重要的作用。
参考文献:[1] Wu puter simulations of metal sheet forming (Re 2port ).Cray Research ,Inc.,1996,40:26～29[2] Prior A M.Applications of implicit and explicit finite elementtechniques to metal forming.Journal of Materials Processing Technology ,1994,85:98～107[3] Halloquist J O ,Wainscoff B ,Schweizerhof K.Improved simula 2tioms of thin 2sheet metal forming using LS 2DANA3D on parallel computers.Journal of Materials Processing Technology ,1995,63:261～273[4] 邵鹏飞.金属板料成形的数值模拟:[博士学位论文].合肥:中国科学技术大学,2002设计・研究 《电加工与模具》2004年第2期experimental results show that the system can make the process high2precision,steady and reliable.K ey w ords:HGPECM;inter2electrode gap controlling; PMACStudy on the control system for RP by electrodeposition with electrolytes jet Liu Y ongqiang,et al.(31) Abstracts:In this paper,RP by electrodeposition with electrolytes jet is introduced,and then,its com puter control system is developed,the configuration of hardware and software and the function of control system is analyzed and studied.The control system based on Windows with NC embedded PC model for rapid prototyping by electrodeposition with electrolytes jet is realized.K ey w ords:electrondeposition with electrolytes jet;RP; control systemDevelopment and application of simple NC system for plasma cutting Zhu Zhaomin,et al.(34) Abstract:Applying a homemade motion controller marked as6020series,a simple NC system of plasma cutting has been developed.According to examples the main function of6020 motion controller are introduced.And this paper presents the hardware and software architecture of this s ystem.In addition, the corresponding methods of anti2interference are described.K ey w ords:plasma cutting;motion controller;anti2inter2 ferenceThe processing control of laser claddingZhou Guangcai,et al.(39) Abstract:The technical parameters can affect the proper2 ties of the laser cladding greatly.This paper mainly discusses the closed loop control system of the technical parameters of laser cladding.The melt pool temperature can be measured with an improved temperature sensor system,therefore it is conve2 nient to realize the closed loop control of the ing multi2sensor system to measure and control molten layer is evi2 dently better than single sensor system.K ey w ords:laser cladding;closed loop control system; temperature measurement;height control systemApplications of computer imitation and ultrasonic sensors in metal pow er injection molding part Y ang Xiuzhi,et al.(43) Abstract:In this paper,computer imitation and ultrasonic sensors on line monitoring of metal power injection molding part are introduced.Firstly,by computer imitation,we can get op2 timal technical parameters of different powder mixtures.Then, referring to these parameters and combining special wave struc2 tures and sensitivities to pare quality changes in real time,we can produce injection part expensing less money and improving production puter imitation and advanced signal processing techniques are considered to prevent and reduce injection defect and in addressing the sensing needs of MIM industry.K ey w ords:computer imitation;ultrasonic sensors;on line monitoring;reduce injection defectR esearch on the plasma spraying metal tooling of automobile body panel Li Shaobing,et al.(46) Abstract:Rapid hard tooling has more and more advantage during the individuation wave of the auto production for its short cycle,low cost,high quality and long life.This paper in2 troduces the process of fabricating a minitype auto punch mold by plasma spray metal tooling and CAD/CAM technology.The LOM technology for example is also discussed.K ey w ords:rapid hard tooling;plasma spraying;numerical simulation of punch forming;LOMApplication of f inite element simulation of metal sheet formin gHeng Meng,et al.(49) Abstract:It is difficult for a designer to grasp the stamping processes if he uses traditional ex perience and the method of de2 bugging repeatedly in developing mold.Meanwhile,the way al2 so causes much waste.The FENS technology is valid for stimu2 lating stamping processes.In this paper,the technique of finite element simulation is discussed,and the a pplication of Dy2 naform is detailed.K ey w ords:finite element simulation;Dynaform;sheet forming;automotive panel dieDesign and implementation of computer aided testing system for injection molding Zhou Huamin,et al.(52) Abstract:Based on the requirements of experimental re2 search and industrial application,a set of computer aided testing equipment is built.Considering the character of rapid variation of the tested signal,the precision and efficiency of the testing system are enhanced from the hardware and software design.K ey w ords:injection molding;computer aided testing; CAEA microextrusion technology for micro2electro2mechanical sys2 tems Zhao Danyang,et al.(55) Abstract:The paper expatiates a new technology in the mi2 croforming field and it is microextrusion technology.It is introduced that the theory and correlation technology of forming microgears by a backward stly,the scientific questions and key technologies are pointed out that developing the microextrusion tech2 nology for micro2electro2mechanical systems(MEMS).K ey w ords:microextrusion;microgear;MEMSThe b asic experimental studies on ultrasonic machining engi2 neering ceramics LüZhengbing,et al.(57) Abstract:Ultrasonic Machining is an effective technology for engineering ceramics.This paper presents its basic principle, material removal mechanism.Making experimental studies on the basic rule of Ultrasonic Machining ceramics,and the prob2 lems found in the experiment are discussed.K ey w ords:engineering ceramics;ultrasonic machining; machining efficiency・Ⅳ・。