ansys拉伸成形
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
ansys拉伸成形的視頻教程
![ANSYS/ABAQUS使用(帶孔平板拉伸實(shí)例)[初識(shí)有限元CAE分析]](https://img.jishulink.com/cimage/0c683776c596fd2f7dde46fd773a666b_cdn.jpg?image_process=resize,fw_640,fh_404,)
ANSYS/ABAQUS使用(帶孔平板拉伸實(shí)例)[初識(shí)有限元CAE分析]
課程通過ANSYS APDL/ANSYS Workbench/ABAQUS三種有限元分析工具，仿真一個(gè)帶孔平板拉伸的靜力學(xué)分析過程。 帶孔平板拉伸實(shí)例是一個(gè)非常經(jīng)典的案例，網(wǎng)上資料豐富，由于小孔造成幾何突變，會(huì)帶來應(yīng)力集中。這里暫時(shí)不考慮應(yīng)力集中效應(yīng)，僅做一個(gè)簡單仿真，旨在讓朋友們了解軟件的操作差異。后續(xù)有機(jī)會(huì)可以向朋友們介紹有限元仿真中應(yīng)力集中問題。
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ANSYS模擬圓棒試樣及圓棒缺口試樣在拉伸和彎矩載荷下的應(yīng)力
本案例應(yīng)用ANSYS軟件創(chuàng)建圓棒試樣和圓棒缺口試樣的三維實(shí)體模型，并進(jìn)行網(wǎng)格劃分、加載和求解，整個(gè)過程均采用ANSYS的參數(shù)化語言(apdl)完成。附件中可下載完整的參數(shù)化建模與分析程序。
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ANSYS-WorkBench基礎(chǔ)教程 拉伸試件的準(zhǔn)靜態(tài)過程+對(duì)稱結(jié)構(gòu)分析
本課程主要講解了workbench通過對(duì)稱建模的方式對(duì)拉伸試件的準(zhǔn)靜態(tài)過程進(jìn)行分析，并對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行擴(kuò)展顯示。
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ansys拉伸成形的實(shí)例教程
金屬板料在拉伸成形的過程中，由于受多種因素的共同影響，包括成形零件的形狀、大小、深度，材料本身的厚度、硬度和坯料尺寸，模具中凸、凹模圓角的大小、凸凹模間隙的大小，以及壓邊力設(shè)置等，使得金屬板料在拉伸成形過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)破裂或嚴(yán)重拉薄的現(xiàn)象，導(dǎo)致零件報(bào)廢無法使用。盡管可采取CAE 分析的方式，通過對(duì)拉伸系數(shù)、拉伸凸、凹模圓角、壓邊力設(shè)置等工藝參數(shù)的調(diào)整優(yōu)化，改善拉伸成形的破裂狀況；但有的時(shí)候這種調(diào)整并不能從根本上解決破裂的問題。
通常，在拉伸成形過程中無法有效改善或避免破裂時(shí)，工藝上就會(huì)考慮對(duì)拉伸成形零件進(jìn)行回火或局部退火，以軟化材料；或者犧牲材料性能抑或改變零件形狀，以改善拉伸成形性能。而如此改變的結(jié)果，要么增加零件的生產(chǎn)成本，要么降低零件的部分功能。
本文從另一個(gè)角度，即如何合理利用拉伸成形過程中的破裂，以改善金屬板料的拉伸成形，并結(jié)合實(shí)際工作中的兩個(gè)實(shí)例，介紹拉伸成形過程中破裂的合理利用。
拉伸成形過程中破裂產(chǎn)生的原因及其對(duì)策
根據(jù)金屬板料在拉伸成形過程中其材料在變形區(qū)域內(nèi)的應(yīng)力應(yīng)變分析可知，當(dāng)處于材料變形區(qū)域內(nèi)的材料受到的某一矢量方向上的拉應(yīng)力大于材料本身的抗拉強(qiáng)度，且此時(shí)材料又無法沿著較大的受力方向做相應(yīng)移動(dòng)時(shí)，此處的材料就會(huì)破裂。
因此，為了不使材料被拉破或嚴(yán)重拉薄，從理論上來說，就是要改變?cè)?em>拉伸成形過程中材料的受力狀況或使材料在受到較大外力時(shí)，可以在相應(yīng)的方向上做相應(yīng)的移動(dòng)。
在實(shí)際生產(chǎn)中，人們歸納總結(jié)了許多的方法和經(jīng)驗(yàn)，如：改變拉伸成形凸、凹模圓角半徑大小并使其粗糙度變小，改變壓邊力的設(shè)置，調(diào)整每道工序的拉伸系數(shù)，注意控制好凸凹模之間的間隙等等，其目的均是改變材料在拉伸變形區(qū)域內(nèi)所受的應(yīng)力大小及其材料變形程度，使其所受的拉應(yīng)力小于材料本身的抗拉強(qiáng)度，以避免材料破裂。
展開 如今，五金沖壓拉伸件的使用越來越多，應(yīng)用很廣泛不僅僅在工業(yè)上，生活上也開始普及了。
拉伸成型加工是利用模具將平板毛坯成形為開口空心零件的沖壓加工方法。拉伸作為主要的沖壓工序之一，應(yīng)用廣泛。用拉伸工藝可以制成圓筒形、矩形、階梯形、球形、錐形、拋物線形及其他不規(guī)則形狀的薄壁零件，如果與其他沖壓成形工藝配合，還可制造形狀更為復(fù)雜的零件。
利用五金沖壓系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行拉伸加工，包括拉伸加工、再拉伸加工、逆向拉伸以及變薄拉伸加工等。
拉伸加工：使用壓板裝置，利用凸模的沖壓力，將平板材的一部分或者全部拉入凹模型腔內(nèi)，使之成形為帶底的容器。容器的側(cè)壁與拉伸方向平行的加工，是單純的拉伸加工，而對(duì)圓錐(或角錐)形容器、半球形容器及拋物線面容器等的拉伸加工，其中還包含擴(kuò)形加工。
再拉伸加工：即對(duì)一次拉伸加工無法完成的深拉伸產(chǎn)品，需要將拉伸加工的成形產(chǎn)品進(jìn)行再次拉伸，以增加成形容器的深度。
逆向拉伸加工：將前工序的拉伸沖壓件進(jìn)行反向拉伸，沖壓件內(nèi)側(cè)變成外側(cè)，并使其外徑變小的加工。
變薄拉伸加工：用凸模將已成形容器擠入比容器外徑稍小的凹模型腔內(nèi)，使帶底的容器外徑變小，同時(shí)壁厚變薄，既消除壁厚偏差，又使容器表面光滑。
五金沖壓拉伸件加工時(shí)注意事項(xiàng)：
1.五金沖壓拉伸成型加工形狀應(yīng)盡量簡略、對(duì)稱，盡可能一次拉深成形;
2.需進(jìn)行多次拉伸的零件，在確保必要的外表質(zhì)量前提下，應(yīng)答應(yīng)內(nèi)、外外表存在拉伸過程中能夠發(fā)生的痕跡;
3.在確保安裝需求的前提下，五金拉伸件側(cè)壁要有必定的斜度;
4.拉伸件的底或凸緣上的孔邊到側(cè)壁的間隔要適宜;
5.拉伸件的底與壁、凸緣與壁、矩形件四角的圓角半徑要適宜;
6.五金沖壓拉伸件的尺度標(biāo)示，不能一起標(biāo)示內(nèi)外形尺度。
展開 沖壓件成形原理：沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等，施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（沖壓件）的成形加工方法。
工藝分類：沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。
分離工序（沖裁工序）：其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。分離工序：沖裁（落料、沖孔）、剪切、切口、切邊、剖切。
沖裁時(shí)板料的變形過程
變形過程：
模具間隙正常時(shí)，金屬材料的沖裁過程可分三個(gè)階段：
1）彈性變形階段
板料產(chǎn)生彈性壓縮，彎曲和拉伸等變形。材料在受到外力作用時(shí)產(chǎn)生變形或者尺寸 的變化，而 且能夠恢復(fù)的變形叫做彈性變形。
2）塑性變形階段
板料的應(yīng)力達(dá)到屈服極限，板料開始產(chǎn)生塑性剪切變形。是指材料在外力作用下產(chǎn)而在外力去除后不能恢復(fù)的那部分變形。
3）斷裂分離階段
已成形的裂紋沿最大應(yīng)變速度方向向材料內(nèi)延伸，呈楔形狀發(fā)展
沖裁后板料斷面分為四個(gè)部分
成形工序：是使板料在不破壞的條件下發(fā)生塑性變形，制成所需形狀和尺寸的工件。
成形工序：彎曲、卷圓、扭曲、拉深、變薄拉深、翻邊（孔的翻邊、外緣翻邊）、縮口、擴(kuò)口、起伏、卷邊、漲形、旋壓、整形、校平、壓印、擠壓（正擠壓、反擠壓、復(fù)合擠壓）。
沖壓件設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)
沖裁沖壓件的沖壓工藝性
1）.沖裁件的形狀和角度：沖裁件的形狀設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能簡單、對(duì)稱，使排樣時(shí)廢料最少。沖裁件拐角應(yīng)避免銳角，宜有適當(dāng)?shù)膱A角
2）.沖孔最小孔徑 （沖孔時(shí)孔徑不宜太小）最小尺寸如下表
沖裁件的結(jié)構(gòu)尺寸（如孔徑、孔距等）必須考慮材料的厚度。
3）. 最小孔間距 和孔邊距
沖裁件的孔與孔之間、孔與邊緣之間的距離不應(yīng)過小。
4）.
展開 都是我創(chuàng)作的動(dòng)力
摘要：對(duì)ST14鋼板單向拉伸試件斷口處的厚度進(jìn)行了測(cè)量，獲得其厚度分布和厚度梯度分布。從厚度變化和厚度梯度分布變化的角度對(duì)分散性失穩(wěn)區(qū)和集中失穩(wěn)區(qū)進(jìn)行劃分；分析了厚度分布非對(duì)稱現(xiàn)象的成因。采用數(shù)值模擬的方法，分別得出了以失穩(wěn)減薄率和破裂減薄率作為判據(jù)的成形極限圖，經(jīng)過與實(shí)驗(yàn)成形極限圖的比較，失穩(wěn)減薄率判更適于預(yù)測(cè)拉一壓區(qū)成形極限，破裂減薄率能夠?qū)φ麄€(gè)成形極限圖范圍內(nèi)的曲線變化趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
關(guān)鍵詞：厚度分布厚度梯度厚度減薄率成形極限預(yù)測(cè)
4.試件的厚度和厚度梯度分布
4.1鋼材ST14厚度分布以到斷口的距離為x軸、厚度為y軸，繪制ST14單向拉伸試件的厚度分布圖，如圖2所示。
從圖中可以清楚地看到，試件的厚度分布明顯地分為漸變和劇變兩部分，而且兩部分的轉(zhuǎn)折點(diǎn)也很清晰。依據(jù)這種厚度分布變化趨勢(shì)，可將圖形分為集中性失穩(wěn)區(qū)和分散性失穩(wěn)區(qū)，即圖2中I、IⅡ所對(duì)應(yīng)區(qū)域。進(jìn)而可以推斷，采用與厚度有關(guān)的參數(shù)，可以判斷集中性失穩(wěn)的發(fā)生，從而預(yù)測(cè)成形極限曲線位置。由于兩個(gè)區(qū)域的圖線都近于線性，采用直線段代替曲線，將兩條直線段的交點(diǎn)作為集中性失穩(wěn)的起始點(diǎn)（圖2中A點(diǎn)）。
為了減小厚度分布波動(dòng)對(duì)厚度梯度分布曲線的影響，首先采用最小二乘法擬合原始厚度分布曲線，再用經(jīng)過擬合的數(shù)據(jù)計(jì)算試件的厚度梯度分布；在計(jì)算中，用厚度分布曲線的斜率作為厚度梯度值，即
其中，y表示擬合后的厚度分布曲線，x表示位置。
由圖3可見，厚度梯度分布圖可以分為三個(gè)區(qū)域：1梯度劇變區(qū)，圖中1區(qū)域；2梯度漸變區(qū)，圖中Ⅱ區(qū)域；3梯度零值區(qū)，圖中IⅢ區(qū)域。這三個(gè)區(qū)域分別對(duì)應(yīng)板料變形過程中的集中失穩(wěn)區(qū)、分散失穩(wěn)區(qū)和均勻變形區(qū)。在每個(gè)區(qū)域內(nèi)，采用直線段代替曲線段，并將線段交點(diǎn)視為集中性失穩(wěn)和分散失穩(wěn)的起始點(diǎn)（圖3中B點(diǎn)和C點(diǎn)）。
展開 由于沖壓過程中凸模的運(yùn)動(dòng)速度較慢，成型過程屬于準(zhǔn)靜態(tài)變形過程，所以本文使用ANSYS Workbench軟件的靜力學(xué)模塊來模擬V形件的成型。
圖為敞開式彎曲模使用ANSYS做板料沖壓成型仿真時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：
1. 材料非線性：由于成型的過程伴隨著材料的屈服及塑形變形，所以需要在ANSYS中定義塑形材料；
2. 幾何非線性：成型過程中，結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變形，需要在仿真過程中打開大變形；
3. 狀態(tài)非線性：成型過程中，零件會(huì)與模具發(fā)生接觸，因此需為零件和模具定義接觸；
綜上述三點(diǎn)，該分析是集材料、幾何、狀態(tài)三種非線性為一身的非線性分析，收斂過程可能會(huì)有較大的難度，我們可以通過調(diào)整分析設(shè)置，保證計(jì)算收斂。
一.模具、沖壓件的建模
總體分析思路是使用平面模型進(jìn)行分析。
由于我們不關(guān)注模具的受力情況，所以我們?cè)诮r(shí)，只建立模具的簡化模型，并將其設(shè)置為剛性體。沖壓件為1mm厚鋼板，為了節(jié)約計(jì)算成本，在保證計(jì)算精度的前提下，我們選擇1/2的平面應(yīng)變模型來模擬。具體模型如下圖所示。建模時(shí)應(yīng)注意將模型建在XY平面內(nèi)。
二.定義沖壓件材料模型
理想彈塑性模型：假定不考慮材料的強(qiáng)化性質(zhì)，并且忽略屈服上極限的影響，即認(rèn)為材料經(jīng)過線彈性階段后便進(jìn)入流動(dòng)狀態(tài)，塑性變形在屈服應(yīng)力的作用下可無約束的發(fā)展。如下圖。
在Workbench的工程數(shù)據(jù)模塊中定義理想彈塑性模型。新建一個(gè)名為“chongyajian”的材料模型，設(shè)置彈性模量為2E5MPa；泊松比為0.3；塑性階段的定義筆者選擇了雙線性等向強(qiáng)化模型，屈服強(qiáng)度為345MPa；切線模量為0。
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ansys拉伸成形的最新內(nèi)容
概述：
單軸拉伸試驗(yàn)是了解大多數(shù)材料并獲取應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系的主要方法。可靠的拉伸數(shù)據(jù)對(duì)于組件設(shè)計(jì)至關(guān)重要。本案例展示了如何進(jìn)行拉伸試驗(yàn)并獲取應(yīng)變圖。
目標(biāo)：
觀察在施加漸進(jìn)式位移載荷的單軸拉伸試樣中的應(yīng)變。
步驟：
1、打開Ansys Workbench，創(chuàng)建一個(gè)“靜態(tài)結(jié)構(gòu)”系統(tǒng)。
2、定義拉伸試驗(yàn)樣品的材料屬性。本例中使用的是結(jié)構(gòu)鋼。
3、導(dǎo)入模型，其外觀類似于圖
改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的疲勞裂紋擴(kuò)展分析 - ANSYS Workbench
本教程包括改進(jìn)的緊湊拉伸試樣的逐步疲勞裂紋分析。
步驟 1：概述
這項(xiàng)工作的主要目的是提出混合模式載荷下線性彈性材料中裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值模型，以及研究在恒定幅值載荷條件下改進(jìn)的緊湊拉伸試樣中孔洞的存在對(duì)疲勞裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。
ANSYS Mechanical（工作臺(tái)）利用 ANSYS 中的一項(xiàng)新功能即智能裂紋擴(kuò)展技術(shù)
1. : Overview
2. 研究的主要目標(biāo)是展示裂紋擴(kuò)展路徑的數(shù)值模型，并研究孔洞對(duì)改進(jìn)型緊湊拉伸試樣（MCTS）在恒定振幅載荷條件下疲勞裂紋擴(kuò)展和疲勞壽命的影響。研究使用了ANSYS Mechanical (Workbench)軟件，利用ANSYS中的智能裂紋擴(kuò)展技術(shù)來準(zhǔn)確預(yù)測(cè)裂紋擴(kuò)展路徑和相關(guān)的疲勞壽命。巴黎定律模型被用來評(píng)估不同配置的MCTS在線性彈性斷裂力學(xué)（LEFM）假設(shè)下的混合模式疲勞壽命
沖壓件成形原理：沖壓是靠壓力機(jī)和模具對(duì)板材、帶材、管材和型材等，施加外力，使之產(chǎn)生塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（沖壓件）的成形加工方法。
工藝分類：沖壓主要是按工藝分類，可分為分離工序和成形工序兩大類。
分離工序（沖裁工序）：其目的是使沖壓件沿一定輪廓線從板料上分離，同時(shí)保證分離斷面的質(zhì)量要求。分離工序：沖裁（落料、沖孔）、剪切、切口、切邊、剖切。
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板料沖壓是利用沖模在壓力機(jī)上對(duì)材料施加壓力，使材料產(chǎn)生分離和變形，從而獲得一定形狀、尺寸和性能的加工方法。板料沖壓通常在室溫下進(jìn)行，故又稱冷沖壓。當(dāng)板厚超過8-10mm時(shí)，一般需采用熱沖壓。
由于沖壓過程中凸模的運(yùn)動(dòng)速度較慢，成型過程屬于準(zhǔn)靜態(tài)變形過程
1、背景
有限元方法作為數(shù)值計(jì)算的強(qiáng)大工具，計(jì)算結(jié)果精確且可重復(fù)，降低了試驗(yàn)成本，縮短了研發(fā)周期，但有限元方法在切削仿真時(shí)容易造成網(wǎng)格畸變，造成求解中斷。
光滑粒子動(dòng)力學(xué)（smoothed particle hydrodynamics，SPH）的基本思想是將連續(xù)體離散為相互作用的粒子，每個(gè)粒子具有密度、質(zhì)量以及相關(guān)物理屬性，粒子間運(yùn)動(dòng)遵循牛頓第二定律；其本質(zhì)是一種拉格朗日方法
如今，五金沖壓拉伸件的使用越來越多，應(yīng)用很廣泛不僅僅在工業(yè)上，生活上也開始普及了。
拉伸成型加工是利用模具將平板毛坯成形為開口空心零件的沖壓加工方法。拉伸作為主要的沖壓工序之一，應(yīng)用廣泛。用拉伸工藝可以制成圓筒形、矩形、階梯形、球形、錐形、拋物線形及其他不規(guī)則形狀的薄壁零件，如果與其他沖壓成形工藝配合，還可制造形狀更為復(fù)雜的零件。
利用五金沖壓系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行拉伸加工，包括拉伸加工、再拉伸加工
基于ANSYS ls-dyna拉伸斷裂實(shí)驗(yàn)?zāi)M
作者：大龍貓 微信公眾號(hào)：CAE_ANSYS
拉伸斷裂實(shí)驗(yàn)是測(cè)試材料的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)，可以測(cè)量材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線，測(cè)量材料的抗拉強(qiáng)度，作為經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)如何獲取其模擬過程呢？仿真分析軟件AYSYS在默認(rèn)的情況下，無論受力多大都不會(huì)被拉斷，其主要原因是算法的問題。ANSYS默認(rèn)的算法為求解方程的隱式算法，其結(jié)果更加準(zhǔn)確，但是其不能計(jì)算斷裂等效果
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上篇文章我們主要講了應(yīng)力集中的一些知識(shí)，并用ANSYS做了一個(gè)簡單的實(shí)例，與理論結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。今天，我們通過材料力學(xué)中的一個(gè)習(xí)題，幫助讀者回顧下之前學(xué)過的知識(shí)。習(xí)題如下：
下面我們進(jìn)行求解：
一、材料力學(xué)方法：
該題的整體思路為：
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上篇文章，我們根據(jù)例題2-5，討論了通過軸力和變形，利用幾何關(guān)系，求出結(jié)點(diǎn)A的位移，計(jì)算結(jié)果和ANSYS計(jì)算的結(jié)果相差無幾。除此方法外，我們還可以用彈性體的功能原理來求解該題。
能量守恒定律我們中學(xué)就已經(jīng)學(xué)習(xí)過，能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其它物體，而能量的總量保持不變
