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2017-04-27 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
金屬的塑性彎曲:將金屬平板坯料或管子毛坯等按照一定的曲率或者角度進(jìn)行變形,從而獲得一定的不封閉形狀零件的沖壓成型工序。從工件的形狀分為V形彎曲、U形彎曲和折彎等。本文主要對(duì)V形彎曲與折彎兩種進(jìn)行說明。
V型彎曲
實(shí)際模型(主要尺寸):
主要分析凸模下壓板件以及隨后釋放整個(gè)過程的板的塑性變形以及應(yīng)力分布情況。
幾何模型:將上述實(shí)際模型的凸模以及凹模當(dāng)作剛體,并將整個(gè)分析模型簡(jiǎn)化為二維對(duì)稱問題。在solidworks中建立簡(jiǎn)化模型如下:
有限元模型:進(jìn)入ansys經(jīng)典界面,選擇單元plane182,更改關(guān)鍵字K3為平面應(yīng)變分析。然后建立雙線性等向強(qiáng)化材料模型,使用某鋁合金材料屬性:彈性模量70000MPa,泊松比0.3,屈服強(qiáng)度120MPa,切線模量1405MPa。
導(dǎo)入剛才保存的幾何模型,刪除不需要的線條,通過接觸向?qū)Х謩e建立凸模、凹模和薄板的接觸對(duì)。凸模和薄板上表面使用帶控制節(jié)點(diǎn)的剛?cè)峤佑|對(duì),凹模與薄板直接建立剛?cè)峤佑|對(duì)。調(diào)整接觸對(duì)法向方向,并更改接觸屬性為接觸剛度隨每一積分步自動(dòng)更新(暫時(shí)不考慮摩擦,設(shè)置摩擦系數(shù)為0)。
邊界條件與求解設(shè)置:
第一載荷步:設(shè)置求解時(shí)間為1,打開自動(dòng)時(shí)間步長控制,設(shè)置最小求解步數(shù)為100步,最大為500步,輸出每一子步結(jié)果(最小子步要求凸模下降速度最好不要超過面單元厚度)。約束板料左側(cè)x方向位移(模擬對(duì)稱邊界),約束凸?？刂乒?jié)點(diǎn)的x方向位移,并且在控制節(jié)點(diǎn)施加y方向位移向下39mm(凹模由于是固定剛體,因此默認(rèn)全固定),寫出為第一載荷步
第二載荷步:設(shè)置求解時(shí)間為2,其他設(shè)置不變(模擬板料壓完以后的持恒階段),寫出為第二載荷步
第三載荷步:設(shè)置求解時(shí)間為3,刪除凸?？刂乒?jié)點(diǎn)的y方向位移,從新施加控制節(jié)點(diǎn)y方向位移為0(模擬板料壓完以后的卸載階段),寫出為第三載荷步。
求解1~3載荷步,大概6分鐘。
這里說一下,由于材料參數(shù),摩擦力等設(shè)置的區(qū)別,需要調(diào)整接觸剛度等參數(shù)以獲得最佳的收斂條件。
求解結(jié)果:
凸模下壓3.9mm時(shí)的板料等效塑性應(yīng)力云圖
凸模下壓19.5mm時(shí)的板料等效塑性應(yīng)力云圖
凸模下壓到底時(shí)的板料等效塑性應(yīng)力云圖
凸模完全卸載時(shí)的板料殘余等效塑性應(yīng)力云圖
板料中間節(jié)點(diǎn)等效塑性應(yīng)力時(shí)程曲線
折彎
大致思路:直接使用apdl進(jìn)行參數(shù)化建模以及接觸對(duì)的建立。卷錕設(shè)置為剛體,使用target169進(jìn)行建模,板料使用plane182進(jìn)行建模,上下表面分別建立與兩個(gè)剛錕的接觸對(duì)。其中動(dòng)錕以定錕中點(diǎn)為導(dǎo)向節(jié)點(diǎn)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)彎板。該分析耗時(shí)較上面分析略長,大概25分鐘。(除了使用命令流以外,還可以像上述一樣先建立幾何模型,再使用接觸向?qū)瓿山佑|對(duì)的創(chuàng)建進(jìn)行分析)。
命令流:
!選擇單元,定義相關(guān)參數(shù),設(shè)置材料
finish
/clear
/prep7
r1=0.6
r2=0.15
h1=0.1
l1=2
et,1,plane82
et,2,targe169
et,3,conta172
keyopt,3,10,2
mp,ex,1,2.1e11
mp,prxy,1,0.3
tb,bkin,1
tbdata,1,235e6,2.1e9
mp,mu,2,0.3
r,1
r,2,r1
r,3,r2
!幾何模型的的建立
blc4,,,l1,h1
aatt,1,1,1
lsel,s,length,,h1
lesize,all,0.01
lsel,s,length,,l1
lesize,all,0.025
lsel,all
amesh,all
nsel,s,loc,x,0
d,all,ux
d,node(0,h1,0),uy
nsel,all
!定錕輪與板材的接觸設(shè)置
type,2
mat,2
real,2
nmax=ndinqr(0,14)+1
n,nmax,0,h1+r1
tshap,circle
e,nmax
nsel,s,loc,y,h1
type,3
esurf
!動(dòng)錕輪與板材的接觸設(shè)置
type,2
mat,2
real,3
nmax=ndinqr(0,14)+1
n,max,0,-r2
tshap,circle
e,nmax
pinode=nmax+1
n,pinode,0,h1+r1
tshap,pilot
e,pinode
nsel,s,loc,y,0
type,3
esurf
allsel,all
!求解參數(shù)設(shè)置
/solu
nlgeom,on
nsubst,200,,50
outres,all,all
time,1
d,pinode,rotz,1.5*acos(-1)
solve
!后處理
/post1
plnsol,u,sum
antime,30,0.2,1
esel,s,type,,1
plnsol,s,eqv
plnsol,eppl,eqv
esel,s,real,,2
plnsol,cont,pres
求解結(jié)果:
動(dòng)錕滾動(dòng)1/4圈等效塑性應(yīng)力云圖
動(dòng)錕滾動(dòng)1/2圈等效塑性應(yīng)力云圖
動(dòng)錕滾動(dòng)3/4圈等效塑性應(yīng)力云圖
動(dòng)錕滾動(dòng)3/4圈接觸狀態(tài)云圖
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