概述：

回彈是指材料在彎曲后，能夠在一定程度上恢復角度變形的行為。這是鈑金成型的固有行為，金屬板是通過機械行為成型的。本案例展示了使用 ANSYS 顯式動力學分析和靜態結構分析模擬金屬成形和回彈過程的工作流程。金屬成形過程通過顯式動力學分析進行模擬，回彈則在靜態結構分析中完成，因為在回彈過程中動態效應可以忽略不計。

目標：

熟悉使用ANSYS顯式動力學分析進行鈑金成型仿真的工作流程

步驟：

1、模擬鈑金成型過程。

1.1、打開ANSYS工作臺，創建一個“顯式動力學”分析，檢查各個單元。我們將使用默認的結構鋼作為鈑金，并添加一種雙線性各向同性硬化，屈服強度為470MPa，切線模量為1000MPa。

1.2、導入幾何體(見圖1)。

圖 1  鈑金成型模型的幾何形狀

1.3、網格化模型。金屬板材初始厚度為3毫米。將機器部件改為剛體，僅保留鈑金作為柔性體。使用全局網格尺寸為5米。

1.4、指定邊界條件并定義分析類型。接頭是控制剛性機械部件運動的有效工具。固定除頂部部件以外的所有機械部件。使用平移接頭使頂部機械部件在0.01秒內向下移動40毫米。邊界條件的示意圖如圖2所示。

圖2  邊界條件示意圖

1.5、運行仿真。圖2顯示了殼單元底部表面等效塑性應變的等高線圖。

圖3 等效塑性應變的等高線圖

2、準備用于回彈分析的數據

2.1、請求用戶自定義輸出殼體厚度、節點位置、殼體頂部和底部表面的應力分量以及等效塑性應變。

2.2、將這些輸出導出為文本文件。

2.3、編輯這些數據的格式，使應力和應變表也包含位置信息，如圖4所示。

圖4  數據格式示意圖

3、導入回彈分析數據

3.1、創建靜態結構分析。將“顯式動力學”解法與“靜態結構”分析模型相結合。該過程將傳遞幾何形狀的變形形態，但并不會涉及初始應力或應變。

3.2、創建一個外部數據組件。讀取厚度數據。將外部數據傳輸到“靜力結構”分析模式中。

3.3、創建一個外部數據組件。讀取應力與應變數據。將外部數據導入“靜態結構”分析的設置中。該過程會將初始應力與初始應變信息傳遞至靜態結構分析中。

4、進行回彈分析

4.1、在Mechanical中打開模型。

4.2、讀取所有導入數據。

4.3、為板材的左側邊緣定義一個固定邊界條件。

4.4、運行仿真。回彈后最終變形的等值線圖如圖5所示。

圖5  彈簧回彈后變形的等高線圖

總結：

本案例演示了如何利用顯式動力學和靜態結構分析進行鈑金回彈模擬的方法。數據導出與導入的概念與框架可適用于多種其他應用和分析類型。

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