ABAQUS应用篇——接触、弹塑性

2017-03-18 by:CAE仿真在线来源:互联网

本文主要通过辊压案例介绍Abaqus关于接触和弹塑性的应用,用户可理解为提高篇。本文灵感来源于曹金凤老师和石亦平老师编写的《ABAQUS有限元分析常见问题解答》。作者根据辊压应用,将接触和弹塑性融合到一起。

关键词:接触、弹塑性

一、辊压介绍

辊压工艺是根据材料的弹塑性理论,通过滚轮的挤压滚动,将来料进行成形的一种工艺。通过选择不同的辊轮及辊轮组合,我们可以得到丰富的零件形状。辊压成形应用十分广泛,例如汽车、电池等行业。下图连续材料辊压变薄的双辊辊压示意图。

此辊压工艺主要由上下两个辊轮,下辊轮位置固定,上辊轮位置可调。工作前,上辊轮通过液压被抬起,进行材料穿带,然后向下加压,形成固定压力,上下辊轮同速运动,材料收前后张力控制完成送料收料,形成连续辊压成形。

二、模型简化

首先我们将三维问题简化为二维问题,其次辊压过程看看做为上下对称模型,因此我们将二维模型继续简化为对称模型,截取模型的一半进行建模分析。

通过辊压工艺步骤,整个步骤可分为两步:上辊轮加压下压和辊动辊压。由于此部分涉及辊轮与来料接触问题及弹塑性问题,我们选用Abaqus Explicit进行求解。考虑在下压过程中需要达到静力平衡,位移边界条件很容易达到静力平衡,所以我们在辊轮下压前增加一个小位移分析步,以达到初始过盈接触的平衡条件,便于加力后的分析。因此整个仿真分析可通过三个分析步(考虑起始步,四个分析步)完成。

1)小位移(初始过盈接触)分析步

2)外力下压分析步

3)辊压分析步

三、几何建模及网格划分

建立辊轮和来料板材二维装配体,滚轮与来料距离设定为1。由于存在接触,我们将辊轮接触面及来料板材接触面进行网格细化。

来料板材采用结构化技术(Structured Technique)网格划分方法、采用单边偏离(Single Bias)边线布种、Explicit单元CPE4R。如下图,接触部分网格比其他区域要细。

辊轮网格划分采用通过草图分割面(Partition Faces:Sketch)四分割滚轮二维几何、对分割线采用单边偏离(Single Bias)边线布种,结构化技术(Structured Technique)网格划分方法、单边偏离(Single Bias)边线布种、xplicit单元CPE4R,如下图。