搜索Ansys金属塑性成型模拟-弯曲
2017-04-27 by:CAE仿真在线 来源:互联网
金属的塑性弯曲:将金属平板坯料或管子毛坯等按照一定的曲率或者角度进行变形,从而获得一定的不封闭形状零件的冲压成型工序。从工件的形状分为V形弯曲、U形弯曲和折弯等。本文主要对V形弯曲与折弯两种进行说明。
V型弯曲
实际模型(主要尺寸):
主要分析凸模下压板件以及随后释放整个过程的板的塑性变形以及应力分布情况。
几何模型:将上述实际模型的凸模以及凹模当作刚体,并将整个分析模型简化为二维对称问题。在solidworks中建立简化模型如下:
有限元模型:进入ansys经典界面,选择单元plane182,更改关键字K3为平面应变分析。然后建立双线性等向强化材料模型,使用某铝合金材料属性:弹性模量70000MPa,泊松比0.3,屈服强度120MPa,切线模量1405MPa。
导入刚才保存的几何模型,删除不需要的线条,通过接触向导分别建立凸模、凹模和薄板的接触对。凸模和薄板上表面使用带控制节点的刚柔接触对,凹模与薄板直接建立刚柔接触对。调整接触对法向方向,并更改接触属性为接触刚度随每一积分步自动更新(暂时不考虑摩擦,设置摩擦系数为0)。
边界条件与求解设置:
第一载荷步:设置求解时间为1,打开自动时间步长控制,设置最小求解步数为100步,最大为500步,输出每一子步结果(最小子步要求凸模下降速度最好不要超过面单元厚度)。约束板料左侧x方向位移(模拟对称边界),约束凸模控制节点的x方向位移,并且在控制节点施加y方向位移向下39mm(凹模由于是固定刚体,因此默认全固定),写出为第一载荷步
第二载荷步:设置求解时间为2,其他设置不变(模拟板料压完以后的持恒阶段),写出为第二载荷步
第三载荷步:设置求解时间为3,删除凸模控制节点的y方向位移,从新施加控制节点y方向位移为0(模拟板料压完以后的卸载阶段),写出为第三载荷步。
求解1~3载荷步,大概6分钟。
这里说一下,由于材料参数,摩擦力等设置的区别,需要调整接触刚度等参数以获得最佳的收敛条件。
求解结果:
凸模下压3.9mm时的板料等效塑性应力云图
凸模下压19.5mm时的板料等效塑性应力云图
凸模下压到底时的板料等效塑性应力云图
凸模完全卸载时的板料残余等效塑性应力云图
板料中间节点等效塑性应力时程曲线
折弯
大致思路:直接使用apdl进行参数化建模以及接触对的建立。卷锟设置为刚体,使用target169进行建模,板料使用plane182进行建模,上下表面分别建立与两个刚锟的接触对。其中动锟以定锟中点为导向节点进行旋转弯板。该分析耗时较上面分析略长,大概25分钟。(除了使用命令流以外,还可以像上述一样先建立几何模型,再使用接触向导完成接触对的创建进行分析)。
命令流:
!选择单元,定义相关参数,设置材料
finish
/clear
/prep7
r1=0.6
r2=0.15
h1=0.1
l1=2
et,1,plane82
et,2,targe169
et,3,conta172
keyopt,3,10,2
mp,ex,1,2.1e11
mp,prxy,1,0.3
tb,bkin,1
tbdata,1,235e6,2.1e9
mp,mu,2,0.3
r,1
r,2,r1
r,3,r2
!几何模型的的建立
blc4,,,l1,h1
aatt,1,1,1
lsel,s,length,,h1
lesize,all,0.01
lsel,s,length,,l1
lesize,all,0.025
lsel,all
amesh,all
nsel,s,loc,x,0
d,all,ux
d,node(0,h1,0),uy
nsel,all
!定锟轮与板材的接触设置
type,2
mat,2
real,2
nmax=ndinqr(0,14)+1
n,nmax,0,h1+r1
tshap,circle
e,nmax
nsel,s,loc,y,h1
type,3
esurf
!动锟轮与板材的接触设置
type,2
mat,2
real,3
nmax=ndinqr(0,14)+1
n,max,0,-r2
tshap,circle
e,nmax
pinode=nmax+1
n,pinode,0,h1+r1
tshap,pilot
e,pinode
nsel,s,loc,y,0
type,3
esurf
allsel,all
!求解参数设置
/solu
nlgeom,on
nsubst,200,,50
outres,all,all
time,1
d,pinode,rotz,1.5*acos(-1)
solve
!后处理
/post1
plnsol,u,sum
antime,30,0.2,1
esel,s,type,,1
plnsol,s,eqv
plnsol,eppl,eqv
esel,s,real,,2
plnsol,cont,pres
求解结果:
动锟滚动1/4圈等效塑性应力云图
动锟滚动1/2圈等效塑性应力云图
动锟滚动3/4圈等效塑性应力云图
动锟滚动3/4圈接触状态云图
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