鋰離子動(dòng)力電池鋁塑膜沖坑制程工藝仿真（2）——仿真應(yīng)用【轉(zhuǎn)發(fā)】

2017-08-18  by:CAE仿真在線  來源:互聯(lián)網(wǎng)

上一篇文章:鋰離子動(dòng)力電池鋁塑膜沖坑制程工藝仿真(1)——沖坑機(jī)理

本文主要通過ABAQUS軟件對(duì)鋁塑膜進(jìn)行沖壓成型仿真,找出成型過程的薄弱部位以及對(duì)延伸性沖壓和補(bǔ)償性沖壓進(jìn)行對(duì)比分析。

上篇文章介紹了鋁塑膜的結(jié)構(gòu),以及沖壓成型后鋁塑膜的關(guān)鍵檢測(cè)項(xiàng)目鋁層的殘存率,一般要求殘存率大于60%。為便于仿真計(jì)算,在仿真應(yīng)用中,我們只分析鋁層的成型,既鋁塑膜簡化建模,只建立鋁層結(jié)構(gòu)。

一、模型說明

延伸性沖壓和補(bǔ)償性沖壓模型如下:

以補(bǔ)償性沖壓模型界面為例,具體結(jié)構(gòu)如下:

模型簡化界面示意圖如下:

二者的主要區(qū)別在于鋁板(鋁塑膜)的邊界條件,延伸性沖壓鋁板與下模板(Die)接觸區(qū)域設(shè)置為固定約束,補(bǔ)償性沖壓鋁板與上壓板(blankholder)和下模板(Die)設(shè)置為摩擦接觸,上壓板施加壓力。

由于運(yùn)算時(shí)間比較長,本文采用load rate scaling方法,進(jìn)行算短時(shí)間運(yùn)算,但是由于加載速率放大,導(dǎo)致的慣性對(duì)結(jié)果的準(zhǔn)確度造成一定影響,但不影響整體對(duì)比分析。

二、結(jié)果分析

1)應(yīng)力分布結(jié)果

兩種沖壓成型后的整體結(jié)果對(duì)比圖如下:

延伸性沖壓應(yīng)力分布云圖

補(bǔ)償性沖壓應(yīng)力分布云圖

由上圖可以看出仿真結(jié)果與我們預(yù)想的一樣,在凸模(Punch)四角處的應(yīng)力最大,延伸性沖壓的最大應(yīng)力與補(bǔ)償性沖壓無太大區(qū)別。延伸性沖壓在成型底部出現(xiàn)了明顯應(yīng)力紋,而補(bǔ)償性沖壓底部應(yīng)力紋較小。兩者底部均顯示有凹陷現(xiàn)象。補(bǔ)償性沖壓四邊出現(xiàn)由補(bǔ)償引起的微小縮邊現(xiàn)象。

原因分析:延伸性沖壓成型過程中,沖深部分完全由底部材料變形補(bǔ)充,底部發(fā)生塑形變形相對(duì)較多,沖頭(凸模)離開后,底部分布發(fā)生不均勻回彈,表現(xiàn)為條紋形塑性區(qū)域,即所看到的應(yīng)力紋。補(bǔ)償性沖壓成型過程,沖深部分由底部和壓邊材料同時(shí)補(bǔ)充,引起底部的皺褶會(huì)明顯減少。凹陷現(xiàn)象,一方面為采用load rate scaling減少運(yùn)算時(shí)間,造成的底部中心區(qū)域慣性力,而引起的塌陷,一方面是沖坑過程中材料的自身變形,此部分在后邊的等效塑性應(yīng)變可以看出。

2)等效塑性應(yīng)變分布結(jié)果

延伸性沖壓等效塑性應(yīng)變?cè)茍D

由上圖可看出延伸性沖壓的最大等效塑性應(yīng)變要遠(yuǎn)大于補(bǔ)償性沖壓的最大等效塑性應(yīng)變。塑性應(yīng)變分布呈類似的四角對(duì)角交叉分布。

三、部分結(jié)論

根據(jù)文獻(xiàn)可知通常影響沖坑質(zhì)量的因素如下圖所示

盡管影響鋁塑膜沖壓質(zhì)量的因素很多,但是由仿真結(jié)果我們可以知道影響鋁塑膜沖坑的主要設(shè)計(jì)元素為凸模Punch和凹模Die的四個(gè)角的倒角,補(bǔ)償性沖壓能夠有效的降低局部塑性形變,有利于增加沖深。此外我們還可以通過修改接觸面摩擦系數(shù)來模擬磨具粗糙度對(duì)沖坑質(zhì)量的影響。通過減小凸模和凹模、減小部分區(qū)域摩擦系數(shù)來模擬部分壓邊沒有壓緊,已模擬沖坑皺褶現(xiàn)象、通過改變磨具邊線R角查看邊線R角對(duì)沖坑質(zhì)量的影響。

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