搜索Ansys金屬塑性成型模擬-彎曲
2017-04-27 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
金屬的塑性彎曲:將金屬平板坯料或管子毛坯等按照一定的曲率或者角度進行變形,從而獲得一定的不封閉形狀零件的沖壓成型工序。從工件的形狀分為V形彎曲、U形彎曲和折彎等。本文主要對V形彎曲與折彎兩種進行說明。
V型彎曲
實際模型(主要尺寸):
主要分析凸模下壓板件以及隨后釋放整個過程的板的塑性變形以及應力分布情況。
幾何模型:將上述實際模型的凸模以及凹模當作剛體,并將整個分析模型簡化為二維對稱問題。在solidworks中建立簡化模型如下:
有限元模型:進入ansys經典界面,選擇單元plane182,更改關鍵字K3為平面應變分析。然后建立雙線性等向強化材料模型,使用某鋁合金材料屬性:彈性模量70000MPa,泊松比0.3,屈服強度120MPa,切線模量1405MPa。
導入剛才保存的幾何模型,刪除不需要的線條,通過接觸向導分別建立凸模、凹模和薄板的接觸對。凸模和薄板上表面使用帶控制節點的剛柔接觸對,凹模與薄板直接建立剛柔接觸對。調整接觸對法向方向,并更改接觸屬性為接觸剛度隨每一積分步自動更新(暫時不考慮摩擦,設置摩擦系數為0)。
邊界條件與求解設置:
第一載荷步:設置求解時間為1,打開自動時間步長控制,設置最小求解步數為100步,最大為500步,輸出每一子步結果(最小子步要求凸模下降速度最好不要超過面單元厚度)。約束板料左側x方向位移(模擬對稱邊界),約束凸模控制節點的x方向位移,并且在控制節點施加y方向位移向下39mm(凹模由于是固定剛體,因此默認全固定),寫出為第一載荷步
第二載荷步:設置求解時間為2,其他設置不變(模擬板料壓完以后的持恒階段),寫出為第二載荷步
第三載荷步:設置求解時間為3,刪除凸模控制節點的y方向位移,從新施加控制節點y方向位移為0(模擬板料壓完以后的卸載階段),寫出為第三載荷步。
求解1~3載荷步,大概6分鐘。
這里說一下,由于材料參數,摩擦力等設置的區別,需要調整接觸剛度等參數以獲得最佳的收斂條件。
求解結果:
凸模下壓3.9mm時的板料等效塑性應力云圖
凸模下壓19.5mm時的板料等效塑性應力云圖
凸模下壓到底時的板料等效塑性應力云圖
凸模完全卸載時的板料殘余等效塑性應力云圖
板料中間節點等效塑性應力時程曲線
折彎
大致思路:直接使用apdl進行參數化建模以及接觸對的建立。卷錕設置為剛體,使用target169進行建模,板料使用plane182進行建模,上下表面分別建立與兩個剛錕的接觸對。其中動錕以定錕中點為導向節點進行旋轉彎板。該分析耗時較上面分析略長,大概25分鐘。(除了使用命令流以外,還可以像上述一樣先建立幾何模型,再使用接觸向導完成接觸對的創建進行分析)。
命令流:
!選擇單元,定義相關參數,設置材料
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
!幾何模型的的建立
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
!定錕輪與板材的接觸設置
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
!動錕輪與板材的接觸設置
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
!求解參數設置
/solu
nlgeom,on
nsubst,200,,50
outres,all,all
time,1
d,pinode,rotz,1.5*acos(-1)
solve
!后處理
/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
求解結果:
動錕滾動1/4圈等效塑性應力云圖
動錕滾動1/2圈等效塑性應力云圖
動錕滾動3/4圈等效塑性應力云圖
動錕滾動3/4圈接觸狀態云圖
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