ABAQUS多樣的鈑金成型仿真

2017-01-20  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

隨著生產制造水平的提高,很多產品對精度、成本的要求也越來越高,過去的依靠經驗+試驗的方法,進行模具制造和加工控制已越來越不能滿足工程需要。引進數字化模擬技術,利用CAE軟件分析和優化生產制造工藝勢在必行。

ABAQUS軟件憑借其強大的仿真優勢,能夠很好地解決材料成型中所涉及的沖擊、幾何非線性、接觸非線性等大變形問題。ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit的非線性功能及顯示分析和隱式分析功能的完美結合,可獲得常規方法難以獲得的金屬成形過程中的溫度場、應力場、應變場及回彈量等工藝參數,為提高工件的加工質量、選取設備噸級、制定合理的工藝過程提供依據。

1. 沖壓成型分析

ABAQUS具有豐富的彈塑性本構材料模型和各向異性材料模型,后者主要針對板材的各向異性性質。沖頭(沖模)的運動既可以用變形體也可以用剛體來模擬,各種摩擦模型和豐富的接觸算法可用來處理任意復雜的三維接觸面問題。同時,為了處理板材成型過程可能遇到的網格畸變問題,ABAQUS還提供了網格自適應算法。

2. 蒙皮拉伸成型

ABAQUS提供了強大的處理幾何非線性的功能。可以模擬蒙皮拉伸成型的局部大位移、大轉動,以及復雜的接觸算法(包括剛體-剛體,剛體-變形體,變形體-變形體,其中剛體表面還可以是解析剛體面),并可以實時計算相應的模具反力。

3. 橡皮囊成型

ABAQUS提供豐富的材料本構模型,僅橡膠材料,就多達16種。同時可以很好的模擬橡皮囊成型過程中的非線性問題,強大的接觸算法,能夠模擬任意復雜三維模型的接觸問題,以及復雜的接觸屬性包括摩擦系數,摩擦生熱等等。

4. 超塑成型

目前幾乎所有的金屬材料中都發現了超塑現象,尤其以鈦合金超塑成型工藝,在航空航天上應用更多。ABAQUS提供了多種本構模型適用于對各種超塑材料的研究,如率無關材料、率相關材料、各向異性材料和各向同性材料。

5. 彎管成型

彎管成型有冷加工和熱加工兩種,ABAQUS具有強大的熱固耦合分析功能,包括:穩態熱傳導和瞬態熱傳導分析,順序耦合熱固分析,完全耦合熱固分析,強制對流和輻射分析,熱界面接觸,熱電耦合等等。可以定義從簡單彈塑性模型到隨溫度變化材料常數的熱塑性、熱硬化性、高溫蠕變等復雜材料模型。同時,此類成型涉及模具與加工件之間復雜的接觸關系,并處理由于磨損表面單元的玻璃,以及彎管多次成型問題,都能夠在ABAQUS中得到很好的解決方案。

6. 型材拉彎成型

ABAQUS作為通用有限元軟件,具有豐富的單元類型和本構模型。對于型材拉彎成型,不僅可以建立殼單元模型,同時可以建立實體單元模型。可以模擬拉彎成型過程中夾具兩端大變形和大轉動。

7. 熱成型

ABAQUS具有強大的熱固耦合分析功能,包括:穩態熱傳導和瞬態熱傳導分析,順序耦合熱固分析,完全耦合熱固分析等等。可以定義從簡單彈塑性模型到隨溫度變化材料常數的熱塑性、熱硬化性、高溫蠕變等復雜材料模型。

8. 回彈計算

由于ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit分別是ABAQUS系列軟件的隱式積分和顯示積分模塊,它們構建在同一個框架和平臺上,支持彼此之間的數據和結果的傳遞。實現了真正的有機結合。因此,對于回彈問題,ABAQUS可以準確計算回彈量,以及回彈后的殘余應力。考慮不同工藝條件下的回彈量,分別進行模擬,確定最佳工藝過程。

9. 高速加工

高速加工包含復雜的熱力、機械及其耦合現象,是一個復雜的高度非線性問題,如果單純依靠試驗手段,不但耗時費力,增加生產成本,而且加工過程中的溫度、應力、應變等也很難準確實時獲知,而切削加工模擬則可以在計算機中再現工件和刀具相對運動的全過程,動態顯示熱流、相變、溫度和應力等分布,克服了試驗等研究方式的缺陷,成為研究高速切削加工的有效方法。

采用ABAQUS的Explicit求解器,支持完全熱固耦合,單元分離準則多樣,能夠模擬各種接觸。

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