拉伸模擬的案例
『轉貼』大型薄壁網格筋殼片沖壓拉伸的有限元模擬
大型薄壁網格筋殼片沖壓拉伸的有限元模擬
作者：王華僑 來源：《CAD/CAM與制造業信息化》
本文對某網格筋殼片的沖壓拉伸成型過程的有限元模擬分析進行了簡要介紹，通過采用不同算法的有限元模擬分析軟件平臺，對該產品的沖壓拉伸成型過程進行了必要的模擬計算分析，以對產品的結構、工藝和模具設計起到較好的指導作用。
板料成形在汽車、航空、模具等行業中占據著重要地位。板料成形的主要難點問題就是較長的模具開發設計周期，特別是對于復雜的板料成形零件無法準確預測成形的結果，難以預防缺陷的產生，傳統的方式存在設計周期長、試模次數多、生產成本高等缺點。某些特殊復雜的板料成形零件甚至制約了整個產品的開發周期。而板料成形CAE技術及分析軟件的出現，有效地縮短模具設計周期、減少試模時間、改進產品質量、降低生產成本，從根本上提高產品的市場競爭力。
如圖1和圖2所示分別為在ANSYS和Msc.Dytran通用有限元軟件平臺下對薄壁盒形件進行沖壓拉伸的分析過程。
圖1 薄壁異形件沖壓成型過程厚度分布
圖2 方形盒沖壓拉伸成型過程厚度分布
本文針對某大型網格筋殼片的沖壓拉伸成型，采用有限元進行計算模擬優化，得出了該產品沖壓拉伸成型過程的關鍵特性，并從優化的角度對產品的設計方案進行了設計。其產品的結構與模具示意圖如圖3所示。本文針對該產品及其工藝成型過程，分別采用基于動態顯式算法的Dynaform軟件和一步成型法FastForm與Fastamp等軟件進行了模擬，較好地指導了產品與模具的優化設計過程與最終產品的細節設計方案。
一、網格筋殼片拉伸成型模擬的關鍵
基本的板料成形有圓筒件拉伸、凸緣圓筒件拉伸、盒形件拉伸、局部成型、彎曲成型、翻邊成型和脹型等。
展開 請問有老哥知道復合材料的熱拉伸模擬怎么做嗎？就是先加恒定的熱通量一段時間，然后拉伸？
請問有老哥知道復合材料的熱拉伸模擬怎么做嗎？就是先加恒定的熱通量一段時間，然后拉伸？還有就是如果做實驗的話用什么儀器來做呀？
基于GROMACS的冰的拉伸分子動力學模擬
Sophia
關鍵詞：GROMACS；冰；拉伸; 分子動力學模擬
冰（尤其是六方冰?Ih）的微觀力學性能直接影響到極地工程、寒區交通、冷熱循環材料以及航空航天器在超低溫環境中的安全與可靠性。傳統宏觀實驗很難捕獲納米尺度下冰的裂紋萌生與氫鍵斷裂細節，而分子動力學（MD）模擬恰能在原子層面揭示這些本質機理。借助?GROMACS?這一高性能開源 MD模擬軟件，我們在本案例中對?Ih冰進行拉伸模擬，可視化冰晶格在不同應變階段的演變，為設計抗脆裂冰結構與調控極端低溫材料性能提供前瞻性思路。
初始模型的構建
水的相圖非常復雜 (圖1)，而Ih型冰是常壓下冰的最穩定的晶型，因此在本案例中我們的研究對象為Ih型冰。
圖1 水的相圖
Hayward 和Reimers在J.Chem.Phys.,106,1518 (1997) 中詳細討論了如何得到不同約束條件下Ih冰的結構，并給出了幾個常用Ih結構的坐標文件，可用于快速搭建冰的模型。我們選用的冰晶胞的初始模型如圖2所示：
圖2 冰晶胞模型
在本案例中，我們考察冰晶胞在200ps內伸長3nm的過程。用tip4p-ice描述水，溫度控制在250K，采用NPT系綜。為了實現拉伸模擬，我們需要在參數控制文件中加入以下參數：deform= 0 0 0.015 0 0 0 采用半各向異性控壓，部分參數如圖3所示：
圖3 部分mdp參數
模擬結果分析
經過能量最小化和200ps的模擬后，我們可以考察冰晶格的變化，如圖4所示。可以看到，在拉伸35ps時冰晶胞即將被破壞，到200 ps的時候已經完全破壞了。還可以考察冰拉伸過程中的能量變化，可以看到拉伸過程中系統的能量一直在升高，如圖5所示。
展開 ANSYS鋼材拉伸模擬程序
鋼材拉伸模擬.pdf
記憶合金、等12種非線性材料的單軸拉伸模擬
這里以記憶合金為例子進行一次單軸拉伸模擬，來求解記憶合金的應力-應變關系。
計算結果
記憶合金的本構關系：
模型建立
針對以下圖例所示模型，邊長L的正方形塊，約束左邊的X自由度和底部的Y自由度，在頂部施加均勻壓力載荷。這樣一個單軸拉伸模擬可以用平面單元建立，也可以用實體單元建立，區別不大。
材料參數
非線性材料的使用的關鍵是材料的定義，ANSYS中提供了多種非線性材料本構模型，包括：各向異性超彈性材料模型、鑄鐵材料模型、塑性材料模型、復合材料模型、流體材料模型、泡沫材料模型、混泥土材料模型定義、粘塑性材料模型、粘彈性材料模型、內聚力模型、多重彈性材料、壓電材料模型、形狀記憶合金材料模型、顯示彈簧阻尼材料模型、各向異性彈性矩陣定義、各項異性塑性材料模型、雙線性各向異性硬化模型、雙線性隨動硬化模型、各向異性導電性模型、各向異性導磁性模型、各向異性電極化模型、墊片材料模型、蜂窩材料模型、超彈性材料模型、膨脹參數模型等，還有很多較復雜的材料本構模型以及可以用戶自定義材料本構模型。
以記憶合金為例子具體介紹，記憶合金材料的定義除了定義基本彈性模量參數和泊松比參數，關鍵是定義記憶合金的本構關系。如圖給出記憶合金的本構關系，因此記憶合金的使用，還需要定義圖中的幾個關鍵參數。
了解了記憶合金的本構關系，具體的定義其實很簡單，如下命令流中
TB
,
SMA
,1 ：定義1號材料為記憶合金本構模型
此后，需要通過TBDATA指定記憶合金本構關系中的幾何參數，依次為：
TBDATA,1,520,600,300,200,0.07,0 !* SHAPE MEMORY ALLOY
MP, EX, 1, 60.0E3 !
展開 大型薄壁網格筋殼片沖壓拉伸的有限元模擬三
(3)一步成形法：一步法有限元方程利用虛功原理導出，其基本思想是采用反向模擬。將模擬計算按照與實際成型相反的順序，從所期望的成型后的工件形狀通過計算得出與此相對應的毛坯形狀和有關工藝參數。板材成型過程的變形決定其有利于進行方向模擬。在沖壓成型過程中，成型后的工件為一空間曲面，而板料毛坯為一平板。以板平面為XY坐標平面，整個成型過程中各質點的Z向位移是確定的。采用有限元計算求解時，節點未知量僅為X和Y方向的位移。板料成型的方向模擬多采用近似方法，假設變形過程為簡單加載過程，用塑性變形的理論進行模擬分析。在分析的過程中以利用工件形狀進行計算，用簡化的方法而避免了非常麻煩的接觸處理。一步法方向模擬要求輸入的數據少，因此可以在概念及初期設計階段就投入使用，可以預測毛坯形狀，整個計算可以很快的求解出結果，因此可以反復調整參數進行計算模擬，對毛坯形狀、壓邊力、拉延筋等進行優化。一步法在板料的沖壓拉伸的變形模擬上應用非常廣泛
二、基于顯式法沖壓成型模擬——Dynaform
ETA DYNAFORM是由美國ETA公司和LSTC公司聯合開發的用于板成形模擬的專用軟件包，可以幫助模具設計人員顯著減少模具開發設計時間及試模周期，不但具有良好的易用性，而且包括大量的智能化自動工具，可方便地求解各類板成形問題。DYNAFORM可以預測成形過程中板料的裂紋、起皺、減薄、劃痕、回彈，評估板料的成形性能，從而為板成形工藝及模具設計提供幫助；DYNAFORM專門用于工藝及模具設計涉及的復雜板成形問題；DYNAFORM包括板成形分析所需的與CAD軟件的接口、前后處理、分析求解等所有功能。
如下圖所示，為在Dynaform環境中，對該網格筋殼片進行的沖壓拉伸模擬，圖中顯示了對2mm厚的鋁合金材料進行沖壓拉伸成型后的厚度分布、成型極限圖與成型區減薄分布。
展開 利用ANSYS/LS-DYNA的SPH-FEM耦合拉伸模擬
針對SPH與FEM的各自特點，為提高計算效率并消除網格畸變，采用SPH與FEM耦合的方法解決切削數值模擬問題。在變形大的區域采用SPH，避免FEM的網格畸變過大造成計算困難。在變形小的區域采用FEM，以提高計算效率。SPH與FEM耦合算法分為固定耦合算法和自適應耦合算法。固定耦合算法在計算之前就已確定SPH區域和FEM區域。自適應耦合算法則在計算之前都是FEM網格，在計算過程中自動地將大變形的有限元網格單元轉換為光滑粒子，并按SPH法計算物理量。
基于以上考量，本文運用ANSYS/LS-DYNA進行了SPH-FEM耦合算法的拉伸試驗模擬。
2、模型設置
分析模型如下圖所示，拉伸件兩端采用殼單元，中間段采用SPH粒子法劃分。粒子與殼單元接觸段采用tie功能進行綁定，以實現FEM與SPH之間的耦合計算。
由于采用了耦合算法，還需要對殼單元和SPH粒子進行相關的設置，具體內容如下：
對于模型的材料設置，考慮到模型的形狀，斷裂破壞肯定會發生在中間粒子區域，而模型的兩端殼單元區域屬于加載區域，不會發生破壞，也不是本次模擬的關心區域，因此為了進一步提高求解效率和節約求解資源，模型將殼單元區域賦予剛體材料模型，即不考慮模型兩端的變形情況。粒子區域的具體材料參數如下圖所示：
為模擬拉伸工況，本次模擬中將模型的一端殼單元的自由度全部約束，使其成為固定端，在另一端殼單元采用線性位移加載，加載曲線如下圖所示：
除此之外，還需要設置相關的輸出，計算終止時間等內容，在此不進行一一贅述。模型攝制完成之后即可導出K文件，利用ANSYS/LS-DYNA求解器進行求解。
展開 大型薄壁網格筋殼片沖壓拉伸的有限元模擬四
FASTFORM 為任意鈑金零件進行板料形狀展開的精確計算，包括那些帶有較大材料拉伸的零件下料計算。這個板料形狀可以用于早期成本分析、材料利用率排樣優化甚至模具設計等。顯示沖壓計算后之材料厚度變化分布圖。IGES 和 VDAF 曲面可以在數秒時間內自動網格劃分和修補。網格修補系統也可處理導入的網格 ( NASTRAN 格式) 以達到與CAD及其它CAE程序之間的柔性接口。如下圖6所示為在FastForm中模擬沖壓拉伸成型過程的厚度分布、平均應變、成型區域分布與三維回彈分析模擬結果，其沖壓成型噸位為232.6噸。
圖6 基于Fastform的網格筋殼片成型模擬(1/4)
此主題相關圖片如下：
展開 基于GTN模型的金屬材料拉伸頸縮現象模擬（原創案例賞析，如轉載，請注明出處）
分析類型：基于GTN模型的金屬材料拉伸頸縮現象模擬
分析平臺：ANSYS17
技術難點：損傷力學 GTN模型 拉伸頸縮
關鍵詞：損傷力學 GTN模型 拉伸頸縮 孔洞生長和聚合
完成人：技術鄰ANSYS專家
業務咨詢網址：http://www.yqgqt.org.cn/content/other/402981
技術背景：延性金屬的微觀損傷
工程意義：金屬損傷
研究對象：金屬圓桿
模擬過程：金屬材料拉伸頸縮現象模擬
GTN模型的適用范圍：延性金屬
微觀尺度的孔洞形核 生長和聚合模型
孔洞的演化方程
微觀塑性應變的演化方程
孔洞的形核有兩種：應力和應變
GTN模型的屈服準則
單元建模：
采用軸對稱
金屬干的軸對稱模型
GTN模型的材料定義
分析類型：靜力分析，（動態分析還沒有做，后續做出來再show一下）
邊界條件：下端固定，上端施加位移
計算結果
基于GTN損傷模型的延性金屬拉伸頸縮現象模擬
載荷位移曲線
后續可進一步的研究：
1、基于GTN的動態損傷、斷裂分析和裂紋擴展研究
2、動力學的GTN模型分析
作者說明：
ANSYS采用GTN的本構，利用宏觀的有限元方法實現模擬微觀尺度的延性金屬的損傷過程，但無法顯示孔洞的形核 生長 聚合甚至裂紋形成等微尺度信息，但可以從宏觀角度以較少的計算費用實現結構的損傷分析，相比于分子動力學，這個方面的優勢非常明顯。
另外分享一個基于分子動力學（MD)的金屬拉伸的孔洞形核、生長和聚合的數值仿真案例
展開 混凝土細觀模型壓縮拉伸數值模擬
基于細觀模型壓縮，拉伸數值模擬調試收斂。需要幫助私聊我QQ827590183
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<p>Abaqus狗骨頭拉伸斷裂模擬，鋼材拉伸斷裂模型，提供cae文件、odb文件、視頻教程，可供參考學習！</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202510/attachment/383ddbe1c3de403f9cdd33e4acf856b8.png" style="display: inline-block;" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202510/attachment/383ddbe1c3de403f9cdd33e4acf856b8.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202510/attachment/383ddbe1c3de403f9cdd33e4acf856b8.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202510/attachment/383ddbe1c3de403f9cdd33e4acf856b8.png?
展開 
鑄鐵拉伸試驗ABAQUS模擬
鑄鐵拉伸試驗ABAQUS模擬
大型薄壁網格筋殼片沖壓拉伸的有限元模擬二
本文針對某大型網格筋殼片的沖壓拉伸成型，采用有限元進行計算模擬優化，得出了該產品沖壓拉伸成型過程的關鍵特性，并從優化的角度對產品的設計方案進行了設計。其產品的結構與模具示意圖如圖3所示。本文針對該產品及其工藝成型過程，分別采用基于動態顯式算法的Dynaform軟件和一步成型法FastForm與Fastamp等軟件進行了模擬，較好地指導了產品與模具的優化設計過程與最終產品的細節設計方案。
一、網格筋殼片拉伸成型模擬的關鍵
基本的板料成形有圓筒件拉伸、凸緣圓筒件拉伸、盒形件拉伸、局部成型、彎曲成型、翻邊成型和脹型等。基本的板料成形，有一些經驗公式和類似零件作為參考。由于在板料沖壓成型過程中，通常模具的剛性遠遠大于板料的剛性，因此模具的變形相對板料的變形來說極小，可以忽略不計。板料成形需要解決的主要問題包括起皺、拉裂、回彈等缺陷預防、壓邊力確定、模具磨損的影響、潤滑方案確定、成形力確定、毛坯尺寸確定和壓延筋布置等。
在沖壓成形過程的計算機仿真中應考慮的問題歸結為板料成形的工藝主要有沖壓工藝設計中的毛坯展開計算、分步成形計算、模具設計、沖壓設備選擇和成形缺陷預測與消除等。下文對某網格筋殼片沖壓拉伸成型過程的有限元模擬分析進行簡單介紹。
1.產品的結構特點
圖3所示為該產品及其模具結構示意圖。從中可以看出該殼片的主要特征是采用十字交叉的網格筋，且為薄壁圓錐面，該產品尺寸較大，沖壓拉伸過程中模具運動行程較高，網格筋交叉處拉伸成型困難，容易出現缺陷。因此其模具投資費用較大，模具的投資風險也比較大。在模具設計和加工之前，對該產品的拉伸成型工藝性進行科學的分析是非常必要的。
圖3 網格筋殼片及其模具示意圖(1/3)
展開 銹坑對鋼筋力學性能的影響（abaqus模擬拉伸試驗））
有在做拉伸試驗的模擬的同學嗎，可以一起討論一下嗎？我沒有試驗，純模擬，想找個人一起討論
基于ANSYS ls-dyna拉伸斷裂實驗模擬
基于ANSYS ls-dyna拉伸斷裂實驗模擬
作者：大龍貓 微信公眾號：CAE_ANSYS
拉伸斷裂實驗是測試材料的經典實驗，可以測量材料的應力應變曲線，測量材料的抗拉強度，作為經典的實驗如何獲取其模擬過程呢？仿真分析軟件AYSYS在默認的情況下，無論受力多大都不會被拉斷，其主要原因是算法的問題。
