基于ABAQUS的板材冲压仿真及回弹分析

华南理工大学模具研究室基于ABAQUS的板材冲压仿真及回弹分析华南理工大学模具研究室主要内容•一、ABAQUS概述•WhatisABAQUS?•ABAQUS有限元软件的功能•ABAQUS/CAE的优势•ABAQUS/CAE的基本流程•二、典型实例讲解•叶片板冲压回弹•Springbackoftwo-dimensionaldrawbending（二维弯曲回弹模拟）•三、常见问题讨论华南理工大学模具研究室ABAQUS的概述华南理工大学模具研究室1.1ABAQUS,Inc.?•创建于1978年•2005年和DassaultSystèmes公司合并•总部位于Providence,RhodeIsland(USA)•ABAQUS被广泛地认为是功能非常强的非线性有限元软件，可以分析复杂的结构力学系统，尤其能够驾驭非常庞大复杂的问题和模拟高度非线性问题。华南理工大学模具研究室1.2WhatisABAQUS?•ABAQUS是一组有限元分析模块华南理工大学模具研究室WhatisABAQUS?•ABAQUS的核心是它的求解器模块，ABAQUS/Standard和ABAQUS/Explicit,是互相补充的、集成的分析模块。ABAQUS/Standard是通用的有限元分析模块。它可以分析多种不同类型的问题，其中包括许多非结构问题。ABAQUS/Explicit是显式的动力学有限元分析模块。ABAQUS/CAE将分析模块集成于CompleteABAQUSEnvironment，用于建模、管理、监控ABAQUS的分析过程和结果的可视化处理。华南理工大学模具研究室1.3ABAQUS有限元软件的功能•线性静力学,动力学,和热传导例如应力,振动,声场,地质力学,压电效应,等汽车、飞机机身等的静力和动力学响应,结构刚度,等•非线性和瞬态分析接触,塑性失效,断裂和磨损,复合材料,超弹性等汽车碰撞,电子器件跌落,冲击和损毁等•多体动力学分析同时结合刚体,线性柔体,和非线性柔体模拟各种连接件等应用在：汽车运动,高速机械,微机电系统MEMS,航空航天机构,医疗器械,等华南理工大学模具研究室ABAQUS/CAEmainuserinterface1.4ABAQUS/CAE的优势•将建模、分析、作业管理和结果评估无缝集成。•可以为具体的应用系统定制界面。•与Ansys、Marc等通用有限元软件相比，Abaqus在单元种类、材料模型、丰富的用户子程序接口等方面都有着显著的优势。华南理工大学模具研究室•模型树•模型树使得对你的模型以及模型包含的对象可以有一个图形上的直观概述•模型查询/审核•例如,显示截面,材料,当前定义的约束的数目•显示某些特征/项目的状态(无效的部件,隐藏的特征)•ABAQUS模型数据的全面视角ABAQUS/CAE的基本特征优势华南理工大学模具研究室1.5ABAQUS/CAE的基本流程•创建部件的几何模型（如果需要，还需创建区域）•为初始构型定位部件。如果模型中只包含一个部件，装配件将被自动创建。•将装配件分割成可以分网的区域并划分网格•定义分析步和输出需求•定义材料•定义部件区域的截面属性•为部件或区域定义和分配截面属性•为区域、集定义接触或其他形式的相互作用，并在指定的分析步应用它们•为区域或集指定载荷、边界条件和场，并在指定的分析步应用它们•提交、管理、并监控分析作业•检验结果PartAssemblyStepLoadMeshVisualizationPropertyInteractionJob华南理工大学模具研究室1.5.1量纲•在建立模型前，必须先决定量纲系统。ABAQUS没有固定的量纲系统,但一个问题所有的输入数据只能用同一个量纲系统,下表为常用的量纲系统。•表2－1常用量纲华南理工大学模具研究室可变形部件:轴机架离散刚体部件：任意形状的刚体冲垫（带有可变形的毛坯）解析刚体部件：旋转的刚性扎滚（带有可变形的金属原料）1.5.2定义部件(part)•可以创建模型的部件类型•可变形部件•任意形状的，可以包含不同维数的特征（实体、表面、线）；在载荷作用下可以变形。•离散刚体部件•任意形状的；在载荷作用下不可以变形。•解析刚体部件•只可以用直线、圆弧和抛物线创建的形状；在载荷作用下不可以变形。•可以通过三种方法定义部件几何体：•直接由ABAQUS/CAE创建•从CAD系统导入•本地的CAD几何体•中性格式•作为ABAQUS(孤立)网格导入华南理工大学模具研究室1.5.3Property•材料塑性的定义•在ABAQUS中必须用真实应力和真是应变定义塑性。大多数实验数据常常是名义应力和名义应变的值给出的。这时，必须应用转换公式（见入门指南）把塑性材料的数据从名义应力/应变的值转换为真实应力/应变值。华南理工大学模具研究室1.5.4Interaction在ABAQUS中定义接触：定义接触面（从面和主面）接触相互作用小滑动与有限滑动摩擦主面：刚体从面：变形体华南理工大学模具研究室1.5.5Load•施加边界条件•在ABAQUS中平移自由度和旋转自由度的正方向规定如下：•1.方向1的平移：U1•2.方向2的平移：U2•3.方向3的平移：U3•4.绕轴1的旋转：UR1•5.绕轴2的旋转：UR2•6.绕轴3的旋转：UR3•施加载荷•施加载荷•在加完约束后就应当在结构的底部加载荷。在ABAQUS里，载荷通常是指从初始状态下使结构响应发生变化的各种因素，如：•集中力•压力•非零边界条件•温度（材料热膨胀特性被定义后）•……华南理工大学模具研究室•单元类型（Family）•Afamilyoffiniteelementsisthebroadestcategoryusedtoclassifyelements.•同类型单元有很多相同的基本特。Elementsinthesamefamilysharemanybasicfeatures.•同种类单元又有很多变化：Therearemanyvariationswithinafamily.1.5.6ElementsinABAQUSspecial-purposeelementslikesprings,dashpots,andmassescontinuum(solidelements)shellelementsbeamelementsrigidelementsmembraneelementstrusselementsinfiniteelements华南理工大学模具研究室二、典型实例讲解华南理工大学模具研究室ABAQUS软件冲压成形回弹模拟流程图ABAQUS软件冲压成形回弹模拟流程图冲压成形分析回弹分析几何模型的建立材料属性的定义成形步的定义（Explicit）定义表面接触定义边界条件提交计算生成成形结果文件从第一次冲压成形模型中，删除模具、接触定义以及边界条件等回弹步的定义（Standard）加载上步计算结果作为初始坯料状态提交计算生成回弹结果文件前处理求解器后处理华南理工大学模具研究室实例讲解华南理工大学模具研究室习题1二维弯曲回弹模拟图成型模具、冲压模具、平板及其固定装置的剖面图帮助文件：1.5.1Spring-backoftwo-dimensionaldrawbending参考资料：ABAQUS入门指南华南理工大学模具研究室华南理工大学模具研究室华南理工大学模具研究室学习资料•帮助文件（Documentation)•书籍：《ABAQUS在机械工程中的应用》《ABAQUS有限元分析实例详解》《ABAQUS非线性有限元分析与实例》•论坛：仿真科技论坛仿真在线……华南理工大学模具研究室HavefunwithABAQUSQ&A