ABAQUS多樣的鈑金成型仿真

2017-01-20 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

隨著生產(chǎn)制造水平的提高,很多產(chǎn)品對精度、成本的要求也越來越高,過去的依靠經(jīng)驗(yàn)+試驗(yàn)的方法,進(jìn)行模具制造和加工控制已越來越不能滿足工程需要。引進(jìn)數(shù)字化模擬技術(shù),利用CAE軟件分析和優(yōu)化生產(chǎn)制造工藝勢在必行。

ABAQUS軟件憑借其強(qiáng)大的仿真優(yōu)勢,能夠很好地解決材料成型中所涉及的沖擊、幾何非線性、接觸非線性等大變形問題。ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit的非線性功能及顯示分析和隱式分析功能的完美結(jié)合,可獲得常規(guī)方法難以獲得的金屬成形過程中的溫度場、應(yīng)力場、應(yīng)變場及回彈量等工藝參數(shù),為提高工件的加工質(zhì)量、選取設(shè)備噸級、制定合理的工藝過程提供依據(jù)。

1. 沖壓成型分析

ABAQUS具有豐富的彈塑性本構(gòu)材料模型和各向異性材料模型,后者主要針對板材的各向異性性質(zhì)。沖頭(沖模)的運(yùn)動既可以用變形體也可以用剛體來模擬,各種摩擦模型和豐富的接觸算法可用來處理任意復(fù)雜的三維接觸面問題。同時(shí),為了處理板材成型過程可能遇到的網(wǎng)格畸變問題,ABAQUS還提供了網(wǎng)格自適應(yīng)算法。

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2. 蒙皮拉伸成型

ABAQUS提供了強(qiáng)大的處理幾何非線性的功能?？梢阅M蒙皮拉伸成型的局部大位移、大轉(zhuǎn)動,以及復(fù)雜的接觸算法(包括剛體-剛體,剛體-變形體,變形體-變形體,其中剛體表面還可以是解析剛體面),并可以實(shí)時(shí)計(jì)算相應(yīng)的模具反力。

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3. 橡皮囊成型

ABAQUS提供豐富的材料本構(gòu)模型,僅橡膠材料,就多達(dá)16種。同時(shí)可以很好的模擬橡皮囊成型過程中的非線性問題,強(qiáng)大的接觸算法,能夠模擬任意復(fù)雜三維模型的接觸問題,以及復(fù)雜的接觸屬性包括摩擦系數(shù),摩擦生熱等等。

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4. 超塑成型

目前幾乎所有的金屬材料中都發(fā)現(xiàn)了超塑現(xiàn)象,尤其以鈦合金超塑成型工藝,在航空航天上應(yīng)用更多。ABAQUS提供了多種本構(gòu)模型適用于對各種超塑材料的研究,如率無關(guān)材料、率相關(guān)材料、各向異性材料和各向同性材料。

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5. 彎管成型

彎管成型有冷加工和熱加工兩種,ABAQUS具有強(qiáng)大的熱固耦合分析功能,包括:穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)和瞬態(tài)熱傳導(dǎo)分析,順序耦合熱固分析,完全耦合熱固分析,強(qiáng)制對流和輻射分析,熱界面接觸,熱電耦合等等?？梢远x從簡單彈塑性模型到隨溫度變化材料常數(shù)的熱塑性、熱硬化性、高溫蠕變等復(fù)雜材料模型。同時(shí),此類成型涉及模具與加工件之間復(fù)雜的接觸關(guān)系,并處理由于磨損表面單元的玻璃,以及彎管多次成型問題,都能夠在ABAQUS中得到很好的解決方案。

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6. 型材拉彎成型

ABAQUS作為通用有限元軟件,具有豐富的單元類型和本構(gòu)模型。對于型材拉彎成型,不僅可以建立殼單元模型,同時(shí)可以建立實(shí)體單元模型?？梢阅M拉彎成型過程中夾具兩端大變形和大轉(zhuǎn)動。

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7. 熱成型

ABAQUS具有強(qiáng)大的熱固耦合分析功能,包括:穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)和瞬態(tài)熱傳導(dǎo)分析,順序耦合熱固分析,完全耦合熱固分析等等?？梢远x從簡單彈塑性模型到隨溫度變化材料常數(shù)的熱塑性、熱硬化性、高溫蠕變等復(fù)雜材料模型。

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8. 回彈計(jì)算

由于ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit分別是ABAQUS系列軟件的隱式積分和顯示積分模塊,它們構(gòu)建在同一個(gè)框架和平臺上,支持彼此之間的數(shù)據(jù)和結(jié)果的傳遞。實(shí)現(xiàn)了真正的有機(jī)結(jié)合。因此,對于回彈問題,ABAQUS可以準(zhǔn)確計(jì)算回彈量,以及回彈后的殘余應(yīng)力?？紤]不同工藝條件下的回彈量,分別進(jìn)行模擬,確定最佳工藝過程。

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9. 高速加工

高速加工包含復(fù)雜的熱力、機(jī)械及其耦合現(xiàn)象,是一個(gè)復(fù)雜的高度非線性問題,如果單純依靠試驗(yàn)手段,不但耗時(shí)費(fèi)力,增加生產(chǎn)成本,而且加工過程中的溫度、應(yīng)力、應(yīng)變等也很難準(zhǔn)確實(shí)時(shí)獲知,而切削加工模擬則可以在計(jì)算機(jī)中再現(xiàn)工件和刀具相對運(yùn)動的全過程,動態(tài)顯示熱流、相變、溫度和應(yīng)力等分布,克服了試驗(yàn)等研究方式的缺陷,成為研究高速切削加工的有效方法。

采用ABAQUS的Explicit求解器,支持完全熱固耦合,單元分離準(zhǔn)則多樣,能夠模擬各種接觸。

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