ansys薄板與厚板模擬的案例
沖壓件加工中薄板和厚板的不同之處你可知道？
當(dāng)然也有許多結(jié)構(gòu)零件采用厚板沖制而成,這不僅能保證零件有足夠的強(qiáng)度和剛度,而且還可以提高零件的使用壽命,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,從而降低生產(chǎn)成本,因此,厚板沖裁技術(shù)作為現(xiàn)代沖裁技術(shù)的主要發(fā)展方向與開(kāi)拓項(xiàng)目越來(lái)越引人注目。但是厚板沖裁時(shí)由于沖頭受力條件惡劣,在設(shè)計(jì)、制造、使用過(guò)程中的種種因素都可能導(dǎo)致沖頭彎曲、崩刃、折斷、磨損嚴(yán)重而導(dǎo)致模具壽命過(guò)低。而模具壽命是衡量模具技術(shù)和經(jīng)濟(jì)水平的重要指標(biāo),發(fā)展模具新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料,大幅度提高模具壽命是我國(guó)模具工業(yè)發(fā)展中的一個(gè)重要內(nèi)容。另一方面,對(duì)于厚板沖裁的沖壓件產(chǎn)品,其質(zhì)量很差,尤其是沖切面參差不齊、尺寸與形位精度低,對(duì)于沖材輪廓復(fù)雜的沖件至今難以生產(chǎn)。
厚板沖壓的特點(diǎn)：
1. 厚板沖裁時(shí)，具有更大的沖壓間隙。
2. 沖壓所發(fā)出的形變壓力與材料的厚度成正比，在調(diào)整沖床時(shí)要注意沖力設(shè)置應(yīng)小于沖床所能容許的極限力度。硬化現(xiàn)象比較大，板料的抗剪強(qiáng)度比薄板大。
3. 沖壓件的尺寸精度和表面處理效果會(huì)受到板材厚度的影響，需要增加整修工序來(lái)提高精度。
展開(kāi) 基于MSC.Marc的中厚板拉深成型過(guò)程的數(shù)值模擬
板材成形過(guò)程是多重非線(xiàn)性的復(fù)雜變形過(guò)程，采用有限元法模擬板材成形過(guò)程可以減少試模時(shí)間，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，降低產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)費(fèi)用。目前，板材成形的數(shù)值模擬方法已經(jīng)受到廣泛的重視，并且正在逐步實(shí)現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)中的模具設(shè)計(jì)、沖壓過(guò)程模擬、缺陷的預(yù)防及分析等。對(duì)于薄板類(lèi)沖壓成形過(guò)程的數(shù)值模擬已進(jìn)行了較多的研究，而對(duì)中厚板成形過(guò)程的數(shù)值模擬研究進(jìn)行的較少。由于厚度較厚，有異于其它的薄板成形，目前針對(duì)中厚板的有限元分析技術(shù)不夠成熟，未見(jiàn)完整的理論研究報(bào)告，因此有必要對(duì)其進(jìn)行深入研究。本文基于Von-Mises屈服理論，采用MSC.Marc有限元分析軟件對(duì)某汽車(chē)離合器的沖壓成型過(guò)程進(jìn)行了模擬，驗(yàn)證了該有限元模型分析中厚板成型的可靠性和可行性。
2 Von-Mises屈服準(zhǔn)則
因中厚度板料厚度較厚，有異于其它的薄板成形，不能輕易的應(yīng)用一般的薄板料屈服模型，因此采用合適彈塑性材料模型非常重要。Mises于1913年提出一屈服準(zhǔn)則：當(dāng)點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的等效應(yīng)力達(dá)到某一與應(yīng)力狀態(tài)無(wú)關(guān)的定值時(shí)，材料就屈服。或者說(shuō)材料處于塑性狀態(tài)時(shí)，等效應(yīng)力始終是一不變的定值。目前Von-Mises屈服準(zhǔn)則被有限元軟件中廣泛采用。大量試驗(yàn)證明，對(duì)于絕大多數(shù)金屬材料，Von-Mises屈服準(zhǔn)則接近實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
Von-Mises屈服準(zhǔn)則的屈服方程為：
其中：
σ為等效應(yīng)力；
σ1、σ2、σ3分別為第一、第二、第三主應(yīng)力；
C為一常數(shù)。
展開(kāi) ANSYS多孔結(jié)構(gòu)穿孔板力學(xué)模擬
多孔結(jié)構(gòu)板在減輕結(jié)構(gòu)重量、滿(mǎn)足吸聲功能等環(huán)境下應(yīng)用廣泛，本案例采用ANSYS Workbench對(duì)曲線(xiàn)邊界孔洞的隨機(jī)多孔板進(jìn)行軸心受拉力學(xué)分析。
隨機(jī)微穿孔板可采用CAD Voronoi插件構(gòu)建，三維模型構(gòu)建如下。
CAD Voronoi插件采用參數(shù)化建模方式，根據(jù)設(shè)定參數(shù)隨機(jī)生成模型草圖，如對(duì)草圖生成不滿(mǎn)意可重新生成一份，或在原圖基礎(chǔ)上進(jìn)行手動(dòng)微調(diào)。
隨機(jī)多孔板的建模參數(shù)如下，CAD內(nèi)通過(guò)實(shí)體-拉伸生成板的厚度為10 mm，建模完成后將多孔板導(dǎo)出為.sat格式備用。
關(guān)于CAD Voronoi插件使用功能的詳細(xì)介紹可查看：
CAD Voronoi V2
https://mp.weixin.qq.com/s/QIt4yoXjb52k7CFuQbCvKA
打開(kāi)ANSYS Workbench，將多孔板模型導(dǎo)入，模型采用默認(rèn)材料，然后對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，單元近似尺寸為0.5 mm。
對(duì)模型指定邊界條件及外荷載，將左側(cè)邊界設(shè)定為固定支撐，右側(cè)邊界設(shè)置大小為1 N的力。
提交求解并查看結(jié)果。
ANSYS多孔結(jié)構(gòu)板等效應(yīng)力分析結(jié)果可看出，CAD Voronoi插件建立的曲邊多孔結(jié)構(gòu)板，可有效避免孔洞處的應(yīng)力集中現(xiàn)象，在滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)功能的前提下對(duì)于提高結(jié)構(gòu)承載力及使用壽命，防止疲勞破壞等方面有借鑒意義。
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