基于Simufact.Forming厚板折彎分析
對于絕大多數的板材折彎而言,CAE分析其折彎過程沒有太大的意義,工程經驗或者折彎系數表就足以解決絕大部分問題;但是對于厚板或者說對于折彎R數值小于板材厚度的,折彎CAE分析分析其折彎過程還是有意義的:
1對于折彎處形狀的精確預;
2:折彎后折彎點尺寸的變化;
3:折彎過程接觸區域變形和設備噸位精確預測;
對于某些板材折彎后需要包膠,如果不能精確預測折彎處形狀的和數值,回影響后續塑膠模具的開發,或者折彎后需要精確裝配的折彎件如果不能預測折彎處形狀,會影響后工序裝配;下文將會對折彎過程進行一下詳細的說明;

1:分析軟件選擇
一提起沖壓分析,可能很多人都會說用DynaForm、AutoForm、PAM-STAMP等,但是這些軟件基本都是以殼單元為主,分析厚板不建議使用殼單元,因為板材在折彎處厚度和寬度方向都有變化,殼單元受限,不可能顯示出實際的形狀;
DynaForm可以使用實體單元,理論可以做,不過前后處理略顯繁瑣;
通用結構有限元理論上可以做,但是分析前處理時間比較繁瑣,而且容易出錯,理論上ANSYS/ABAQUS/HYPERWORKS都可以做的,如果不嫌棄麻煩的話;
筆者建議此類分析使用鍛壓類分析軟件,使用實體單元或者實體殼單元進行分析;通用的鍛壓類分析軟件deform、SimuFact.Forming、Forge、QFORM等都可以分析,專用軟件前后處理時間都不會很長;
這里選擇SimuFact.Forming是因為此軟件前處理設計比較簡單,有豐富的材質庫,可以導入第三方網格,對于沖壓的壓邊力、彈簧、或運動軌跡路徑等設計比較簡單,而且MARC的求解器分析精度和準確度都是經過業界檢驗的,所以使用SimuFact.Forming進行處理,當然使用其他的類似軟件也是可行的;



1:分析軟件選擇
一提起沖壓分析,可能很多人都會說用DynaForm、AutoForm、PAM-STAMP等,但是這些軟件基本都是以殼單元為主,分析厚板不建議使用殼單元,因為板材在折彎處厚度和寬度方向都有變化,殼單元受限,不可能顯示出實際的形狀;
DynaForm可以使用實體單元,理論可以做,不過前后處理略顯繁瑣;
通用結構有限元理論上可以做,但是分析前處理時間比較繁瑣,而且容易出錯,理論上ANSYS/ABAQUS/HYPERWORKS都可以做的,如果不嫌棄麻煩的話;
筆者建議此類分析使用鍛壓類分析軟件,使用實體單元或者實體殼單元進行分析;通用的鍛壓類分析軟件deform、SimuFact.Forming、Forge、QFORM等都可以分析,專用軟件前后處理時間都不會很長;
這里選擇SimuFact.Forming是因為此軟件前處理設計比較簡單,有豐富的材質庫,可以導入第三方網格,對于沖壓的壓邊力、彈簧、或運動軌跡路徑等設計比較簡單,而且MARC的求解器分析精度和準確度都是經過業界檢驗的,所以使用SimuFact.Forming進行處理,使用其他的類似軟件也是可行的;
2:前處理注意事項
這里唯一需要注意的就是板材網格的處理,因為只有折彎處的板材網格需要精細,其他區域由于沒有變形,所以可以放大,以減少網格數目;
SimuFact.Forming支持實體網格和實體殼單元網格,不過筆者建議還是使用實體網格;
SimuFact.Forming網格劃分支持自動六面體和四面體,不過相對功能較弱,有能力的小伙伴建議使用HyperMesh進行網格處理,網格數目會大幅減少,計算速度會縮短很多; 折彎工裝
不同網格類型數目對比
折彎處網格0.5厚度方向5層(約0.6mm)
網格1:六面體,細化2,網格數目25140

SimuFact.Forming sheetmesh 網格
網格2:六面體-HyperMesh 網格數目7630

HyperMesh 六面體網格
計算過程網格remesh設置
使用專用工具,可以劃分數目更少的網格,建議采用,縮短時間;

由于變形較小,計算過程不進行網格的remesh,禁止網格重劃分;
其他設置過程略;
計算時間:網格1:4371s,網格2: 855s
網格數目的多寡,直接影響計算時間的長短;
3.結果解讀
3.1折彎點寬度變化

折彎處寬度增大月0.7mm

3.2厚度變化
3.3折彎噸位預測

整個折彎過程最大噸位約1.2Ton;
3.4折彎變形

從圖片可以看出,折彎點及沖頭接觸區域有明顯擠壓變形痕跡;
總結:
綜上所述,通過折彎分析,可以比較精確的預測折彎后的產品的變形情況,為后工序提前預留設計空間或對應解決方案;如果關注回彈也可以預測回彈量,不過厚板一般回彈比較小,本文沒有涉及;
本次算例的SimuFact.Forming采用的是MARC的求解器,求解器的計算效率跟網格數目有很大關系,目前軟件前處理的網格劃分還是不太理想,所以如果條件允許,建議使用專用工具劃分網格。
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