背景

橢圓形封頭通常作為壓力容器的兩側密封結構，是一個承受高溫、高壓、高放射性、高輻射的高壓容器。出于安全方面的考慮，對此類封頭部件的制造和質量要求都非常嚴格。在大型封頭的熱成形工藝中，帶直壁的橢圓封頭常采用熱拉伸工藝成形，因而掌握金屬變形過程，預測成型質量和降低成型缺陷是實現該部件制造工藝中的關鍵技術。采用有限元模擬方法，其中沖頭、壓邊圈、配料和凹模四部分是仿真的最基本結構件，在大型厚壁橢圓形封頭拉伸成型過程中，從壓邊力、載荷、配料溫度以及摩擦力（摩擦系數）等角度對成型質量進行了系統性研究，分析了拉伸過程中板坯的變形特點，為預測成型缺陷以及內皺曲現象提供了理論指導，最終為封頭的成型提供了參數優化。

建模

工藝參數表

20組參數組合：（注意載荷與分析步時間之間的關系，分析步時間等于）

建立幾何模型

如圖1所示為使用ABAQUS仿真軟件建立的凸模、凹模、壓邊圈和工件的三維幾何模型，模型尺寸就是你圖中的尺寸，工件的直徑為110mm厚度5mm。

圖1

材料本構方程（材料屬性）

建立鋼的本構方程，對工件材料的基本性能進行描述，并且需要準確的反映出拉伸成型過程中受到的溫度和應變情況，利用Johnson-Cook模型建立本構方程。此外JC模型還可以減少仿真計算量，加快計算速度外。

材料主要參數如下，此外其余參數在CAE文件中可以找到。

裝配

裝配后通過對各部件的位置進行調節，來實現各部件的裝配。

圖3

分析步

分析步設置中，設置類型為位移溫度耦合仿真分析，并設置分析時間為0.002s，在場輸出里面點擊STATUS，在歷史輸出里面設置輸出力和位移，如圖4所示。

圖4

接觸屬性設置（摩擦系數）

將各部件裝配后定義之間的接觸屬性，分別為 “罰”接觸和“硬”接觸，各部件之間的接觸設置為通用接觸，其中凸模、凹模以及壓邊圈設置為剛體，設置方式如圖5所示。

圖5

載荷（壓邊力、速度載荷、溫度）

設置壓邊力、速度載荷以及溫度在此步驟，具體的設置如下圖所示，你可以在此步驟進行更改，如圖6所示。

網格劃分

最后進行網格劃分，為了加快仿真收斂速度，采用局部細化方式對壓邊圈和凹模進行網格劃分，在基體部分進行稀疏網格處理，在內部倒角區域網格密化處理，此時網格尺寸為1mm。并且對壓邊圈和凹模進行布種后設置網格類型為四邊形單元，并設置所有單元的單元類型為顯示的溫度位移耦合分析，如圖7所示。

圖7

分析

仿真溫度場情況

仿真應力場情況

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