ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板

2017-03-18 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

本文主要使用Abaqus/CAE采用Explicit求解器進(jìn)行半球形沖頭沖壓薄板的仿真分析展示。由于展示目的,本文對原有模型進(jìn)了個別改動,包括二維改三維、略去對稱、未使用孤立網(wǎng)格等。

關(guān)鍵詞:沖壓、Explicit 、薄板

通過上篇文章《ABAQUS理論篇——沖壓成型》,我們簡單的了解沖壓成型的概念、原理和工藝,本文就不在贅述。案例原型:Stretching of a thin sheet with a hemispherical punch,用戶可在Abaqus Documentation中搜索得到。下面直接進(jìn)入主題。

一、幾何建模

本文通過abaqus直接建模(后期會有介紹abaqus的CAD導(dǎo)入專題)。由文檔可知道薄板沖壓的幾何模型由三部分組成:凸模(Punch)、凹模(Die)、薄板(Thin sheet)。

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元培訓(xùn)資料圖片1

1)打開Abaqud CAE,選擇with standard/Explicit Model,在Part Module下,點(diǎn)擊

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元培訓(xùn)資料圖片2

(Create Part),彈出對話框做如下選擇,然后點(diǎn)擊

Continue,

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元培訓(xùn)資料圖片3

點(diǎn)擊

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元分析案例圖片4

根據(jù)中心和兩點(diǎn)畫弧線,分別輸入圓心坐標(biāo)和兩點(diǎn)坐標(biāo)(0,0.0508)、(0.0508,0.0508)、(0,0),完成圓弧繪制,點(diǎn)擊Done后,自動旋轉(zhuǎn)為解析剛體半球殼。通過點(diǎn)擊菜單欄Tools→Reference Point 點(diǎn)擊如下圖的點(diǎn),生成Punch的參考點(diǎn)。

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元分析案例圖片5

2)同理,使用旋轉(zhuǎn)方法繪制凹模(Die),使用坐標(biāo)輸入直接保持裝配關(guān)系。并創(chuàng)建Die的參考點(diǎn),如下圖

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元分析案例圖片6

3)創(chuàng)建彈性三維殼體,點(diǎn)擊

,在彈出對話框做如下設(shè)置,點(diǎn)擊Continue,然后在右象限,以遠(yuǎn)點(diǎn)為起點(diǎn)繪制一根長度為0.05918m的線段,

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元培訓(xùn)教程圖片8

點(diǎn)擊Done,在彈出對話框輸入360°的角度,點(diǎn)擊OK,完成薄板的幾何建模。

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元培訓(xùn)教程圖片9

二、裝配

切換到Assemble Module,點(diǎn)擊

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元培訓(xùn)教程圖片10

(創(chuàng)建實體

),在對話框按住Shift選擇創(chuàng)建的三個零件,點(diǎn)擊OK,完成裝配體的創(chuàng)建。

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元培訓(xùn)教程圖片11

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元培訓(xùn)資料圖片12

(三)材料設(shè)定

用戶可運(yùn)行文章中的inp文件,將模型中的材料SAMP添加到自己的材料庫,今后直接選取使用便可,文本不在講述,具體操作后邊文章會涉及。我們假設(shè)現(xiàn)有模型的材料已經(jīng)添加SAMP材料(鋁鎮(zhèn)靜鋼),材料滿足Ramberg-Osgood模型,此模型主要描述材料在屈服點(diǎn)附近的應(yīng)力-應(yīng)變非線性關(guān)系。

點(diǎn)擊

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元培訓(xùn)資料圖片13

創(chuàng)建截面屬性(Create Section),彈出對話框做如下設(shè)定,案例中選擇的Membrane(膜)截面特性。

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元培訓(xùn)資料圖片14

在Edit Section中輸入膜厚度參數(shù)0.0085m,點(diǎn)擊OK,完成截面屬性創(chuàng)建。

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元培訓(xùn)資料圖片15

點(diǎn)擊

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元仿真圖片16

完成對

幾何體薄板賦截面屬性。

四、劃分網(wǎng)格

參照之前有關(guān)網(wǎng)格劃分介紹,通過分割、邊線布種,對薄板進(jìn)行網(wǎng)格劃分,要求單元類型設(shè)定為M3D4R膜單元。

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元仿真圖片17

網(wǎng)格劃分結(jié)果如下:

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元仿真圖片18

五、創(chuàng)建分析步

創(chuàng)建如下分析步

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元仿真圖片19

六、相互作用(Interacton)

主要創(chuàng)建Punch的剛體約束、Die的剛體約束、Punch與Thin sheet的接觸、Die與Thin sheet的接觸。

1)創(chuàng)建剛體約束。切換到Interaction 模塊,點(diǎn)擊

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元圖片20

,彈出創(chuàng)建約束對話框,選擇

Rigid body,點(diǎn)擊Continue,在彈出的編輯約束對話框中,選擇Analytical Surfaces,點(diǎn)擊選擇箭頭,選擇Punch幾何體,點(diǎn)擊Done,點(diǎn)擊Brown(棕色),點(diǎn)擊Point選擇箭頭,選擇Punch的參考點(diǎn),點(diǎn)擊OK,關(guān)閉對話框,完成Punch的剛體約束。同理完成Die的剛體約束。

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元圖片21

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元圖片22

2)創(chuàng)建接觸特性

點(diǎn)擊

ABAQUS案例的Abaqus/CAE再現(xiàn)——半球形沖頭沖壓薄板abaqus有限元資料圖片23

(創(chuàng)建接觸特性),默認(rèn)

Contact Type,點(diǎn)擊Continue,選擇Mechanical→Tangential Behavior,在Friction formulation(摩擦公式)下選擇Penalty(罰函數(shù)),輸入Friction Coeff(摩擦系數(shù))0.275,點(diǎn)擊OK,完成接觸特性的設(shè)定。

將Punch外表面作為主接觸面、Thin sheet的上表面作為從接觸面,創(chuàng)建Surface-to-surface contact(Explicit)形式的接觸關(guān)系,同性質(zhì)建立以Die的內(nèi)表面作為主接觸面,Thin sheet的下表面作為從接觸面,創(chuàng)建Surface-to-surface contact(Explicit)形式的接觸關(guān)系。