文档介绍：板料冲压成型及回弹研究
显式隐式序列求解
延筋压料面
板料冲压成型及回弹研究
-隐式序列求解简介
1研究背景意义
目前,国内汽车行业竞争激烈。由于汽车冲压件的
背景
质量直接影响着产品质量,对冲压件的尺寸精度、
形状精度和刚度等提出了新的要求
随着计算机技术的迅速发展、有限元方法的不断成
熟以及塑性计算力学的发展,采用有限元法对板
材成形过程进行计算机模拟和分析的新技术近年来
得到了发展。
「意义>
我国在板料成形数值模拟方面起步较发达国家
晚了十几年。板料成形数值模拟技术的一个突
出成就是实现了汽车覆盖件的成形模拟。
通过对板料成形过程进行高精度数值模拟,观
察冲压速度、模具间隙及摩擦因素等对成形性
能的影响。
2国内国外研究现状
材料本构模型及模型参数的准确性是仿真模拟的前提。
美国俄亥俄州立大学 PALANISWAMY等采用有限元技术模拟镁合
金在高温条件下的成形过程,同时指出模拟精度的提高需要更加适
合于镁合金的材料屈服准则、处理高应变率和高温度场以及由于粘
性效应引起应变软化情形的新型材料本构模型。
样本试验与仿真的反求技术是一种新的板料特性参数获取技术
日前国际上流行的壳单元技术以采用一点积分的 Belytschko单元和
采用全阶积分的 Hughes-Liu单元为代表
Liu等提出了W2空间理论和基于光滑弱形式的离散方法。
2国内国外研究现状
目前罚函数法是国际通用的接触力算法。
L等提出了接触力计算的一种精确算法,根据板料节点的动态平衡方
程,结合接触约束条件得到了板料与模具间接触力的显式表达式
摩擦力的计算主要基于经典的库仑摩擦定律和非经典的非线性摩擦定
律。 Zhong提岀了与相对滑移量相关的非线性摩擦定律来描述板料与
模具间的摩擦现象
Duffett等针对回弹预测模拟中的非线性运动硬化准则和各向异性屈服
准则进行了研究,而且采用随动硬化准则时获得了较大的回弹预测量。
Sabourin等采用等向硬化准获得了更大的回弹预测量。
3分析软件的选取
· ANSYS软件是融结构、流体、
电场、磁场、声场分析于一体
的大型通用有限元分析软件。
ANSYS
能够进行包括结构、热、流体、主要功能
电场、电磁场等的研究,是世
界上拥有用户最多、最成功的
有限元软件之一。
结构分析热分析电磁场分析流体动力
分析
3分析软件的选取
ANSYS特点:
可以进行物理现象的相互影响的研究
、求解及多场分析等功能与一体
3分析软件的选取
在多数动态金属成形工序中,高度非线性变形过程导致在坯料中产生
大量的弹性应变能。回弹的驱动力,使得坯料向着原有几何构形变形
或回弹。因此,在板金属成形过程中最后形状不仅仅取决于模具的轮
廓形状,也取决于坯料部分在塑性变形时存储在该部分的弹性能总量。
回弹变形给成形模具设计者提出重要的要求,设计者必须准确估计成
形过程中将产生的回弹量才能正确的计算出最终的形状。变形过程中
存储的弹性能总量是许多过程参数(材料性质、载荷)的函数,传统
方法很难预测回弹变形,给薄板金属模具设计带来很多问题和挑战。
利用 ansys/Is-dyna显式隐式序列求解能很好的解决该问题。首先
使用 ansys/ S-dyna程序模拟动态成形过程,然后将变形后的几何形
状和应力输入 ansys隐式分析中,通过给定适合的边界条件来模拟线
性回弹变形,为薄板成形工序得到严格的设计容差
4显式-隐式序列求解
动态显式积分算法:
动态显式算法基于动态平衡方程,对求解域空间进行有限元离散化,
对时间域采用中心差分法,使有限元方程的计算显式化,避免了因
迭代计算和非线性引起的收敛问题。由于冲压成形本身的非线性特
性,要求必须采用较小的时间积分步长才能获得精确解,故冲压成
形本身要求在很小的时间步进行成形,这基本上弥补了该算法的不
足。因此,薄板冲压成形过程模拟一般采用动态显示模拟算法
静态隐式积分算法:
静态隐式积分算法是由虚功原理建立一个高阶非线性方程组,采用
牛曼法求解方程组,然后通过有限元离散后形成矩阵方程。对于薄