ABAQUS多样的钣金成型仿真

2017-01-20 by:CAE仿真在线来源:互联网

随着生产制造水平的提高,很多产品对精度、成本的要求也越来越高,过去的依靠经验+试验的方法,进行模具制造和加工控制已越来越不能满足工程需要。引进数字化模拟技术,利用CAE软件分析和优化生产制造工艺势在必行。

ABAQUS软件凭借其强大的仿真优势,能够很好地解决材料成型中所涉及的冲击、几何非线性、接触非线性等大变形问题。ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit的非线性功能及显示分析和隐式分析功能的完美结合,可获得常规方法难以获得的金属成形过程中的温度场、应力场、应变场及回弹量等工艺参数,为提高工件的加工质量、选取设备吨级、制定合理的工艺过程提供依据。

1. 冲压成型分析

ABAQUS具有丰富的弹塑性本构材料模型和各向异性材料模型,后者主要针对板材的各向异性性质。冲头(冲模)的运动既可以用变形体也可以用刚体来模拟,各种摩擦模型和丰富的接触算法可用来处理任意复杂的三维接触面问题。同时,为了处理板材成型过程可能遇到的网格畸变问题,ABAQUS还提供了网格自适应算法。

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2. 蒙皮拉伸成型

ABAQUS提供了强大的处理几何非线性的功能。可以模拟蒙皮拉伸成型的局部大位移、大转动,以及复杂的接触算法(包括刚体-刚体,刚体-变形体,变形体-变形体,其中刚体表面还可以是解析刚体面),并可以实时计算相应的模具反力。

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3. 橡皮囊成型

ABAQUS提供丰富的材料本构模型,仅橡胶材料,就多达16种。同时可以很好的模拟橡皮囊成型过程中的非线性问题,强大的接触算法,能够模拟任意复杂三维模型的接触问题,以及复杂的接触属性包括摩擦系数,摩擦生热等等。

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4. 超塑成型

目前几乎所有的金属材料中都发现了超塑现象,尤其以钛合金超塑成型工艺,在航空航天上应用更多。ABAQUS提供了多种本构模型适用于对各种超塑材料的研究,如率无关材料、率相关材料、各向异性材料和各向同性材料。

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5. 弯管成型

弯管成型有冷加工和热加工两种,ABAQUS具有强大的热固耦合分析功能,包括:稳态热传导和瞬态热传导分析,顺序耦合热固分析,完全耦合热固分析,强制对流和辐射分析,热界面接触,热电耦合等等。可以定义从简单弹塑性模型到随温度变化材料常数的热塑性、热硬化性、高温蠕变等复杂材料模型。同时,此类成型涉及模具与加工件之间复杂的接触关系,并处理由于磨损表面单元的玻璃,以及弯管多次成型问题,都能够在ABAQUS中得到很好的解决方案。

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6. 型材拉弯成型

ABAQUS作为通用有限元软件,具有丰富的单元类型和本构模型。对于型材拉弯成型,不仅可以建立壳单元模型,同时可以建立实体单元模型。可以模拟拉弯成型过程中夹具两端大变形和大转动。

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7. 热成型

ABAQUS具有强大的热固耦合分析功能,包括:稳态热传导和瞬态热传导分析,顺序耦合热固分析,完全耦合热固分析等等。可以定义从简单弹塑性模型到随温度变化材料常数的热塑性、热硬化性、高温蠕变等复杂材料模型。

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8. 回弹计算

由于ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit分别是ABAQUS系列软件的隐式积分和显示积分模块,它们构建在同一个框架和平台上,支持彼此之间的数据和结果的传递。实现了真正的有机结合。因此,对于回弹问题,ABAQUS可以准确计算回弹量,以及回弹后的残余应力。考虑不同工艺条件下的回弹量,分别进行模拟,确定最佳工艺过程。

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9. 高速加工

高速加工包含复杂的热力、机械及其耦合现象,是一个复杂的高度非线性问题,如果单纯依靠试验手段,不但耗时费力,增加生产成本,而且加工过程中的温度、应力、应变等也很难准确实时获知,而切削加工模拟则可以在计算机中再现工件和刀具相对运动的全过程,动态显示热流、相变、温度和应力等分布,克服了试验等研究方式的缺陷,成为研究高速切削加工的有效方法。

采用ABAQUS的Explicit求解器,支持完全热固耦合,单元分离准则多样,能够模拟各种接触。

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