lsdyna分析薄板成型

应用LS-DYNA进行薄板成形仿真高级培训主要内容•薄板成形工艺和术语•薄板成形仿真的准备工作•前处理阶段的工作•仿真分析结果及其用途•输入文件的常用模板•其它常见的问题及处理方法•建议的参考资料薄板成形工艺及术语说明：请参看DYNAFORMAPPLICATIONMANUAL成形工艺包括拉延（DRAW）切边（TRIM）翻边（FLANGE）拉延正拉延(toggle)反拉延(inverted)压边(binderwrap)拉延筋(drawbead)回弹（springback）程序中使用的重要术语减薄（thinning）拉裂(fracture)起皱(wrinkle)成形极限图(FLD)薄板成形工艺及术语正拉延：第一个动作--上压边圈闭合，压紧板料。上压边圈固定于外上方的支架，由固定压力控制，通过压力调整可以减小或增大固定压力。压边圈闭合时，不对板料做下垂控制或反吹。第二个动作--上凸模将板料拉延成形。上凸模固定于内压头，将板料从压边圈下拖进凹模型腔。下凹模是实心的并固定不动，反拉延第一个动作—上压边圈闭合以紧固板料并置拉延筋。板料由下凸模支撑以得到一个好的外形。当压边圈闭合时，与正拉延相比，对板料做下垂控制和反吹。第二个动作--上压边圈压紧下压边圈，从而使板料绕凸模拉伸。该动作的目的在于用拉延筋将板料固定于压边圈之间，防止板料移动。所有外凸形状均在该动作内实现。第三个动作--上凹模闭合，对板料做二次拉伸，并拉延出最终的制件形状。与常规拉延或拉伸成形相比，反拉延多出一个动作。并非所有的零件都适于反拉延成形极限图成形极限图通常的获得的方法：大量实验DYNAFORM的FLD图取自经验公式：IftFLDnt=+010212333590.,.()IftFLDntt0102102120525125002..,.()≤≤=+−IftFLDn=×021021200.,.如何制作FLD以上公式确定极限图的最低点。板料紧贴模具形状成形。然而，成形(切边)结束后，将工件从模具中取出时，其形状会发生变化，这种形状的变化称之为“回弹”。回弹现象随材料屈服应力、模具间隙、弯曲半径的增大而显著，随材料厚度的增加而减弱。在模具设计过程中必须考虑回弹因素，这样工件的最终形状才能满足外观的设计要求及装配要求。不同材料的回弹程度也不同。回弹影响工件总体回弹的两个组成部分是：弹性回弹–冲压成形中的弹性变形，主要是由于凹凸模之间的间隙比板料厚度大的缘故。回弹角可能会很大，这将导致严重的形状偏差。屈服应力、模具间隙、板料厚度都是影响弹性回弹的重要因素。塑性回弹—塑性变形区残余应力的释放导致应征偏差与回弹现象。影响塑性回弹的主要因素是应力和板料厚度。“二次弯曲”或所谓的“整形”成形，是消除简单工件回弹的常用方法。回弹示意图回弹的计算LS-NIKE求解：输入文件nikin;LS940以前LS-DYNA隐式求解器：与拉延同在一个文件中（seamlessswitchsolving）回弹量：任意节点在拉延构形和回弹构形中的位移。Resultantdisplacementplot.回弹方向：由原构形指向新构形.displacementvectorplot.薄板成形仿真的准备工作-----板料的材料应变的选择？（工程、真实）各向异性？（正交、纵向）屈服准则？（与各向异性性质相关）硬化准则？（曲线、幂指数、多项式）应变率效应？（是否明显？）选择LS-DYNA何种材料本构？*mat_3-parameter_barlat*mat_transversely_anisotropic_elastic_plastic*mat_fld_anisotropic薄板成形仿真的准备工作-----板料的材料1.试验单向拉伸2.获得应力应变曲线3.拟和选定的LS-DYNA本构参数？由产品商提供？完全由试验测得常用的方法：薄板成形仿真的准备工作Springback分析中的材料??-----板料的材料薄板成形仿真的准备工作-----摩擦系数摩擦性能试验装置（？国内用户）•能够充分反映操作过程中的涂油条件•结构简单•精确控制主要参数与模拟结果拟和薄板成形仿真的准备工作-----拉延筋单位长度的阻力*contact_drawbeadLCIDRF:确定板料在拉延筋弯曲展直变形的阻力,Fbending=B(δ)LCIDNF:确定板料在下压过程中的法向力,Fnormal=N(δ),据此确定摩擦力,Ffriction=μFnormal拉延筋阻力F=Ffriction+Fbending薄板成形仿真的准备工作-----拉延筋单位长度的阻力如何确定两条曲线？1.DBFP？2.建立自己的数据库试验装置不同形式的拉延筋如何拟和试验与仿真的结果薄板成形仿真的准备工作-------压机参数压机的类型，模具结构压边力or压边间隙行程曲线（速度-时间）前处理阶段-----几何模型的读入几何模型最好为IGES带工艺补充部分标明切边线对局部的修改分析模型较CAD/CAM精度高对丢失、缝隙、形态差的曲面进行修复减少划网格的工作量前处理阶段应遵守基本的有限元建模准则，下面是一些具体要求：1.纵横比小于10；2.内角不超过30°；3.翘曲角不超过20°；4.尽量用四边形单元而避免使用三角形单元；5.部件单元的法线方向一致；6.部件边界检查；7.重单元检查；8.避免划分太小的单元。尽量使用DYNAFORM的网格EDIT功能获得理想的网格-----单元的划分规则前处理阶段----自动定位，确定各部件之间的距离上、下模间隙，1.1~1.2部件的行程测量时应该考虑到壳单元的厚度自动生成速度-时间运动曲线压边力曲线前处理阶段-----其它问题是否有后续工序？是否考虑重力影响？是否使用自适应网格？何时使用？仿真结果及其利用仿真结果：给定板料在给定的模具和工艺条件下的形状及成形状态。厚度分布（减薄率）应变分布（FLD）起皱缺料Skidmarks(划伤)回弹量残余应力成形力，压边力涉及到的人员包括：车身零件设计工程师工艺设计工程师模具设计工程师分析工程师…仿真结果及其利用在设计工作的早期阶段评价覆盖件及其模具设计、工艺设计的可行性(assessfeasibility)；在试冲试模阶段进行故障分析，解决问题(troubleshooting)；在批量生产阶段用于缺陷分析，改善覆盖件生产质量(improvequality)，同时可用来调整材料等级。例1：设计拉延筋位置设计1设计2单位长度拉压筋阻力相同，拉延筋的布置不同板料厚度减薄率对比设计1：减薄率50%设计2：减薄率40%成形极限图对比设计1：未通过设计2：通过厚度分布成形极限图例2微型车顶盖的可成形性------其它应用仿真结果及其利用成形力---选择压机压边力---控制阻力是否存在局部开裂？板料的坯料形状？板料在后续工序中的成形剩余空间？如果达到极限，在后续工序中容易开裂。输入文件的常用模板*KEYWORD*TITLEtemplateformetalforming$$usethisinputdeckasaguideforsettingupmetalforming$simulationswithLS-DYNA$$-------------------------------------------------------------------------------$-------------------------------------------------------------------------------$settheterminationtime,massscalingtimestepsize$*CONTROL_TERMINATION$ENDTIMx.x$*CONTROL_TIMESTEP$DTINITTSSFACISDOTSLIMTDT2MS0.00.000.0x.x$---------------------------------------------------------------------------------$-------------------------------------------------------------------------------$Theadaptivefrequencyshouldbesmallenoughtoadaptevery2-4mmofpunch$travel.*CONTROL_ADAPTIVE$ADPFREQADPTOLADPOPTMAXLVLTBIRTHTDEATHLCADPIOFLAGx.x4.000230.00.000$ADPSIZEADPASSIREFLGADPENE2.00103.0000*CONTROL_HOURGLASS$IHQQH40.100*CONTROL_SHELL$WRPANGITRISTIRNXXISTUPDTHEORYBWCMITER20.0002-11221*CONTROL_CONTACT$SLSFACRWPNALISLCHKSHLTHKPENOPTTHKCHGORIEN0.01021423$USRSTRUSRFACNSBCSINTERMXPENEN00000.0$$selectanoutputfrequency,additionaldatabases.Addstraintoplotfile.$*DATABASE_RCFORC$dtx.x*DATABASE_BNDOUT$dtx.x*DATABASE_BINARY_D3PLOT$dtx.x*DATABASE_EXTENT_BINARY$neiphneipsmaxintstrflgsigflgepsflgrltflgengflg00010000$cmpflgieverpbeamipdcompshgestsszn3thdt0000000$-------------------------------------------------------------------------------$------------------------------------------------------------------------------$Createtheoutputfiledynain,includingpart#1only.Addthree$nodesforconstrainingrigidbodymotionduringspringback.Code7=xyz,$code5=yz,andcode3=z-directionconstrained.$*INTERFACE_SPRINGBACK_DYNA3D$psid6$nidcodexxx7xxx5xxx3$*SET_PART_LIST61$------------------------------------------------------------------------------*CONTROL_IMPLICIT_GENERAL$imflagdt0iefs00.001*CONTROL_IMPLICIT_NONLINEAR$nlsolvrilimitmaxrefdctolectolrctollstol0050.0020.0000$dnormdivflaginistif000*CONTROL_IMPLICIT_LINEAR$lsolvrprntflgnegeig000*CONTROL_IMPLICIT_AUTO$iautoiteoptitewindtmindtmax1001.0e-40*CONTROL_IMPLICIT_STABILIZATION$iasscaletstarttend10.000$-------------------------------------------------------------------------------$entermaterialpropertiesinparenthesis(xx)$sheet*MAT_TRANSVE