Dynaform中工具速度對(duì)計(jì)算時(shí)間及結(jié)果精度的影響

2016-11-15 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

注:本文根據(jù)印雄飛《板料成形數(shù)值模擬中計(jì)算時(shí)間的控制》改寫

Dynaform軟件使用Lsdyna作為求解器,lsdyna是典型的動(dòng)力顯式求解器(當(dāng)然現(xiàn)在也可以進(jìn)行隱式計(jì)算,但是板料的成形過程還是顯式算法),對(duì)同一個(gè)算例,在dynaform中能夠決定計(jì)算時(shí)間的因素主要是三個(gè),1單元大小,2,最小時(shí)間步,3,工具速度。這里我們講一下后兩個(gè)因素。

最小時(shí)間步:Lsdyna是動(dòng)力顯式算法(這里略去公式等1萬字),動(dòng)力顯式算法是有條件穩(wěn)定的,其條件就是每步時(shí)間增量必須小于由系統(tǒng)最高固有頻率所確定的臨界時(shí)間步長(zhǎng)。對(duì)于板料成形這類準(zhǔn)靜態(tài)問題,這個(gè)臨界步長(zhǎng)通常要比成形時(shí)間小幾個(gè)數(shù)量級(jí)。考慮一個(gè)典型的沖壓成形過程分析,單元大小10mm左右,選擇通常的材料參數(shù),若要保證滿足顯式算法的穩(wěn)定條件,則時(shí)間步長(zhǎng)大約在2E-6數(shù)量級(jí),對(duì)于一個(gè)費(fèi)時(shí)1s的沖壓過程,需要500 000個(gè)時(shí)間步才能分析完成,這顯然是不實(shí)際的。所以利用動(dòng)力顯式算法求解板料成形這類靜態(tài)過程時(shí),時(shí)間步長(zhǎng)的選取是印象計(jì)算時(shí)間的關(guān)鍵因素。而時(shí)間步長(zhǎng)主要與單元大小和某些材料參數(shù)相關(guān)(可見我另一篇博文),在dynarom中,時(shí)間步的設(shè)置窗口如下圖1:

Dynaform中工具速度對(duì)計(jì)算時(shí)間及結(jié)果精度的影響 - yzhandsame - 張劍的博客

圖 1

2 虛擬沖壓速度。計(jì)算時(shí)使沖壓速度提高N倍,則整個(gè)分析時(shí)間可縮短N(yùn)倍。但是這種虛擬的沖壓速度勢(shì)必造成結(jié)果可信度降低。如何在精度和效率上尋求一種平衡,到目前為止尚沒有得到令人信服的方案。一般來說,保證板料成形的靜態(tài)變形過程的虛擬速度是可以接受的。

為了研究虛擬沖壓速度對(duì)模擬結(jié)果的影響,采用厚0.5mm,外徑98MM的薄板進(jìn)行圓筒拉伸實(shí)驗(yàn),模具見圖和主要幾何尺寸如圖2所示。為了便于比較,計(jì)算模型的模具尺寸、板料材料參數(shù)、成形工藝條件盡可能保持與實(shí)際的實(shí)驗(yàn)時(shí)的工況一致。

圖 2

材料參數(shù)有單拉實(shí)驗(yàn)確定(此處略去1萬字,想了解詳情,請(qǐng)看原文),計(jì)算與實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)比較請(qǐng)看下圖3

圖 3

從實(shí)驗(yàn)與模擬的結(jié)果可以看出,虛擬沖壓速度對(duì)計(jì)算效率影響極大,圖3表明,若采用實(shí)際的沖壓速度計(jì)算,即使對(duì)圓筒件這類簡(jiǎn)單的沖壓成形分析,其計(jì)算時(shí)間也是不能承受的,計(jì)算效率幾乎與虛擬沖壓速度的大小成正比,沖壓速度提高10倍,計(jì)算時(shí)間也基本上可以縮短10倍,圖3中幾種情況下總拉伸力的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值相差都在6%以內(nèi)。但是過分的加大虛擬沖壓速度,對(duì)起皺的模擬誤差較大。從國(guó)內(nèi)外的研究資料來看,其主要原因是虛擬沖壓速度的提高加大了關(guān)系的影響,從而使起皺的起始時(shí)間滯后。

另為什么不使用增加虛擬質(zhì)量的方法改變時(shí)間步,因?yàn)樵黾淤|(zhì)量會(huì)增加慣性力的影響

注:現(xiàn)在我博客的訪問量好像還可以,但是為啥就沒幾個(gè)人留言呢!

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