LS-DYNA 沖壓成型

  摘自:上海仿坤(LS-DYNA  China)官網(wǎng)

http://lsdyna-china.com/info/73698.html

       作為一個通用的有限元軟件,LS-DYNA 不僅擁有顯式計算功能,并且包括隱式計算功能。這兩個功能相互補充,使LS-DYNA 能被成功地應用于鈑金成形相關的各個過程中去。

       LS-DYNA?在板料沖壓成形的仿真運用已達二十余年,以計算精度見長,其應用領域仍在穩(wěn)步拓展。在此期間,LS-DYNA?研發(fā)出先進的材料本構(gòu)模型,并成功應用于高強鋼和鋁合金汽車零件的成形分析。與此同時,其隱式求解器在計算穩(wěn)定性、計算速度和精度上得到了大幅改善,現(xiàn)已成為板料重力加載、壓邊圈合模和回彈預測等方面的公認算法。LS-DYNA?的模具型面補償技術(shù)能夠避免模面制作的反復試錯過程,使模具制造省時省力、降本增效。LS-DYNA?在仿真領域擁有諸多初創(chuàng)和獨家的前沿技術(shù),是沖壓仿真軟件的最佳選擇。

典型應用:

? 板料重力加載、壓邊圈合模, 深拉伸

? 回彈預測及模面補償

? 修邊和刺破

? 翻邊和包邊

? 液壓成形

? 電磁成形和溫熱成形

? 超塑成形

? 抗凹評估

? 修邊廢料滑出

? 碳纖維零件成形的一步法分析


LS-DYNA 沖壓成型的圖1

(a) 增量法  LS-DYNA 沖壓成型的圖2   

(b) 一步法

                 增量法與一步法的結(jié)果比較

軟件功能: 

  ? 網(wǎng)格自適應

  ? 先進材料模型(鋁合金和高強鋼)

  ? 光滑接觸算法(接觸力波動最小化)

  ? 板料尺寸的一步算法

  ? 法蘭面展開的反求計算

  ? 參數(shù)化輸入

  ? 網(wǎng)格粗化

  ? 非線性應變路徑下基于成形指數(shù)的成形性預測

  ? 碳纖維零件成形后的纖維方向預測

  ? 基于纖維方向的碳纖維板料初始尺寸預測

LS-DYNA 沖壓成型的圖3

(a) 法蘭面展開前      LS-DYNA 沖壓成型的圖4  (b) 法蘭面展開后

               精確的法蘭面展開反求計算

LS-DYNA 沖壓成型的圖5LS-DYNA 沖壓成型的圖6


     (a) 壓邊圈合模前          (b) 壓邊圈合模后

      汽車地板零件沖壓時壓邊圈合模的隱式算法仿真



LS-DYNA 沖壓成型的圖7LS-DYNA 沖壓成型的圖8


    基于一步法的纖維方向預測與試驗數(shù)據(jù)吻合

          (由福特汽車公司曾丹博士提供)

重力加載(Gravity Loading)LS-DYNA 沖壓成型的圖9

未變形的板料在重力作用下落到模具表面上,這一過程就是重力加載。在這一過程中,板料的位移很大,但塑性變形很小或者沒有。準確地模擬這一過程對后面的成形性,表面質(zhì)量,以及回彈計算都有較大的影響。LS-DYNA隱式計算功能夠迅速,準確地預測這一過程。其中,最重要的一個控制參是*CONTROL_IMPLICIT_FORMING. 有時,為了得到特定的形狀,需要對平板預先彎曲。*CONTROL_FORMING_PRE_BENDING 就能滿足需要。

沖壓成形 (Deep-Drawing)

這一過程的模擬的目的主要是為了預測可成形性(formability), 并為后續(xù)工序提供準確的變形信息。為了提高技術(shù)效率,選用的初始網(wǎng)格都比較大,然后根據(jù)模具的曲率來細化網(wǎng)格(mesh adaptivity). 對這一過程的模擬,參數(shù)選擇非常重要。對模具設計初期,對預測的準確性要求不是太高,這樣可以選用相應的參數(shù),使計算能很短的時間內(nèi)完成。如果是為了回彈做準備,則要選用另外的參數(shù)來保證計算的準確性。在LS-PREPOST 中的EZ-SETUP 為用戶提供了相應的參數(shù)。


切邊(Trimming)

板料成形完后,需要將多余的材料切掉。為了滿足不同的切邊過程,LS-DYNA提供了兩種選擇:第一種是沿著一個方向進行剪切,這種方法適用于大部分切邊模;第二種方法中的剪切方向不是固定的,而是隨著板料的法向的改變而改變。剪切完后,在邊界上的有些網(wǎng)格可能會很不規(guī)則,從而影響后續(xù)的模擬。*CONTROL_CHECK_SHELL 就可以用來修整這些邊界單元。

LS-DYNA 沖壓成型的圖10

LS-DYNA 沖壓成型的圖11回彈預測 (Springback Prediction)

上下模分開后,板料的內(nèi)應力不再平衡,從而導致板料變形。LS-DYNA中的隱式計算功能最初的主要應用就是為了回彈計算。回彈預測的精度很大程度上依賴于成形模擬中的參數(shù)選擇,材料模型及參數(shù)的選取。經(jīng)過大量的計算,我們已經(jīng)得到了一套可靠的參數(shù),從而使用戶能得到準確的回彈預測。另外,LS-DYNA中 有近三百種材料模型,從而能夠滿足不同的用戶需求。經(jīng)過大量的用戶反饋和文章顯示,LS-DYNA 在回彈計算中一直優(yōu)于其他軟件。

LS-DYNA 沖壓成型的圖12

回彈補償(Springback Compensation)

利用預測結(jié)果對回彈進行補償,這將大大地節(jié)省時間和模具制造費用。回彈補償是一個非線性問題,一次補償很難到位。根據(jù)這一特點,LS-DYNA的回彈補償可以進行多步迭代。對于大部分問題往往需要兩到三次迭代才能達到目標。經(jīng)過補償后,LS-DYNA能自動修改修改模具的表面,以及壓邊圈。有于它的穩(wěn)定可靠,現(xiàn)在已經(jīng)被大量應用于模具生產(chǎn)中。

LS-DYNA 沖壓成型的圖13

一步法 (One Step Method )LS-DYNA 沖壓成型的圖14

在模具設計之前,一步法可以用來粗略地估計板料的可成形性。同時此種方法可以被用來獲得初始板料尺寸。由于它的簡單和高效,一步法在模具設計中受到相當?shù)刂匾暋S-DYNA 中 的一步法可以讓用戶有多種選擇,比如選擇拉深筋,壓邊力等。


切邊線的設計(Trimming Curve Development)

在設計切邊模具中,切邊線的設計可能最具挑戰(zhàn)性。零件的翻邊,包邊需要展開到模具表面。為了這一需要,LS-DYNA提供了 Un-flanging 的功能。如果得到的初始切邊線不滿意,用戶還可以用*INTERFACE_BLANKSIZE_DEVELOPMENT 來進行迭代,從而得到滿意的切邊線

LS-DYNA 沖壓成型的圖15

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