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)。

1)打開Abaqud CAE,選擇with standard/Explicit Model,在Part Module下,點擊

Continue,

點擊

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

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,如下圖

3)創(chuàng)建彈性三維殼體,點擊

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

點擊Done,在彈出對話框輸入360°的角度,點擊OK,完成薄板的幾何建模。

二、裝配

切換到Assemble Module,點擊

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

(三)材料設(shè)定

用戶可運行文章中的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附近的應(yīng)力-應(yīng)變非線性關(guān)系。

點擊

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。

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

點擊

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,對薄板進行網(wǎng)格劃分,要求單元類型設(shè)定為M3D4R膜單元。

網(wǎng)格劃分結(jié)果如下:

五、創(chuàng)建分析步

創(chuàng)建如下分析步

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,點擊

Rigid body,點擊Continue,在彈出的編輯約束對話框中,選擇Analytical Surfaces,點擊選擇箭頭,選擇Punch幾何體,點擊Done,點擊Brown(棕色),點擊Point選擇箭頭,選擇Punch的參考點,點擊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。

2)創(chuàng)建接觸特性

點擊

Contact Type,點擊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。

七、載荷及邊界條件

1)確定Punch剛體的至存在Y方向自由度

2)添加Punch的Y方向速度邊界條件

3)創(chuàng)建Die的固定約束條件

4)簡化Thin sheet 邊沿約束邊界條件(延伸性沖壓)

八、創(chuàng)建任務(wù)、提交、監(jiān)測、后處理

用戶可參照之前案例的任務(wù)操作步驟,運行job并對結(jié)果進行后處理。如下為提取動畫。

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