ABAQUS案例的Abaqus/CAE再现——半球形冲头冲压薄板

2017-03-18  by:CAE仿真在线  来源:互联网

本文主要使用Abaqus/CAE采用Explicit求解器进行半球形冲头冲压薄板的仿真分析展示。由于展示目的,本文对原有模型进了个别改动,包括二维改三维、略去对称、未使用孤立网格等。

关键词:冲压、Explicit 、薄板

通过上篇文章《ABAQUS理论篇——冲压成型》,我们简单的了解冲压成型的概念、原理和工艺,本文就不在赘述。案例原型:Stretching of a thin sheet with a hemispherical punch,用户可在Abaqus Documentation中搜索得到。下面直接进入主题。

一、几何建模

本文通过abaqus直接建模(后期会有介绍abaqus的CAD导入专题)。由文档可知道薄板冲压的几何模型由三部分组成:凸模(Punch)、凹模(Die)、薄板(Thin sheet)。

1)打开Abaqud CAE,选择with standard/Explicit Model,在Part Module下,点击

Continue,

点击

根据中心和两点画弧线,分别输入圆心坐标和两点坐标(0,0.0508)、(0.0508,0.0508)、(0,0),完成圆弧绘制,点击Done后,自动旋转为解析刚体半球壳。通过点击菜单栏Tools→Reference Point 点击如下图的点,生成Punch的参考点。

2)同理,使用旋转方法绘制凹模(Die),使用坐标输入直接保持装配关系。并创建Die的参考点,如下图

3)创建弹性三维壳体,点击

,在弹出对话框做如下设置,点击Continue,然后在右象限,以远点为起点绘制一根长度为0.05918m的线段,

点击Done,在弹出对话框输入360°的角度,点击OK,完成薄板的几何建模。

二、装配

切换到Assemble Module,点击

),在对话框按住Shift选择创建的三个零件,点击OK,完成装配体的创建。

(三)材料设定

用户可运行文章中的inp文件,将模型中的材料SAMP添加到自己的材料库,今后直接选取使用便可,文本不在讲述,具体操作后边文章会涉及。我们假设现有模型的材料已经添加SAMP材料(铝镇静钢),材料满足Ramberg-Osgood模型,此模型主要描述材料在屈服点附近的应力-应变非线性关系。

点击

创建截面属性(Create Section),弹出对话框做如下设定,案例中选择的Membrane(膜)截面特性。

在Edit Section中输入膜厚度参数0.0085m,点击OK,完成截面属性创建。

点击

几何体薄板赋截面属性。

四、划分网格

参照之前有关网格划分介绍,通过分割、边线布种,对薄板进行网格划分,要求单元类型设定为M3D4R膜单元。

网格划分结果如下:

五、创建分析步

创建如下分析步

六、相互作用(Interacton)

主要创建Punch的刚体约束、Die的刚体约束、Punch与Thin sheet的接触、Die与Thin sheet的接触。

1)创建刚体约束。切换到Interaction 模块,点击

Rigid body,点击Continue,在弹出的编辑约束对话框中,选择Analytical Surfaces,点击选择箭头,选择Punch几何体,点击Done,点击Brown(棕色),点击Point选择箭头,选择Punch的参考点,点击OK,关闭对话框,完成Punch的刚体约束。同理完成Die的刚体约束。

2)创建接触特性

点击

Contact Type,点击Continue,选择Mechanical→Tangential Behavior,在Friction formulation(摩擦公式)下选择Penalty(罚函数),输入Friction Coeff(摩擦系数)0.275,点击OK,完成接触特性的设定。

将Punch外表面作为主接触面、Thin sheet的上表面作为从接触面,创建Surface-to-surface contact(Explicit)形式的接触关系,同性质建立以Die的内表面作为主接触面,Thin sheet的下表面作为从接触面,创建Surface-to-surface contact(Explicit)形式的接触关系。

七、载荷及边界条件

1)确定Punch刚体的至存在Y方向自由度

2)添加Punch的Y方向速度边界条件

3)创建Die的固定约束条件

4)简化Thin sheet 边沿约束边界条件(延伸性冲压)

八、创建任务、提交、监测、后处理

用户可参照之前案例的任务操作步骤,运行job并对结果进行后处理。如下为提取动画。

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