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1、固定垫板冲裁模具设计1、相关定义1.1、分析步的定义此模拟过程共有3个分析步,分析步类型为默认的Static,General,把Nlgeom都设为On。分析步1:将板料中面的端点沿竖直方向的位移固定,防止板料初始移动,在压边圈顶面上设置一垂直向下的速度v2=0.0001mm/s,这个速度很小,是为了使压边圈70第6章模具寿命预测更好的与板料相接触。此分析步时间为0.1s。分析步2:去除分析步1中对板料中面端点的约束以及压边圈顶面施加的速度,施加10MPa的压边力,凸模向下有一小位移,即U2=-0.01mm,使凸模和板料之间的接触关
2、系平稳的建立起来。此分析步时间设置为0.3s。分析步3:去除分析步2中对凸模施加的位移条件,在凸模上边界上施加50mm向下的位移,即U2=50mm,使凸模向下移动完成整个弯曲成形操作。由于整个模拟过程的非线性主要集中在此分析步,所以,此分析步时间设为0.6s,允许的最大增量步数设为10000,初始增量步大小为0.001,允许的最小增量步为1E-008,允许的最大增量步为0.01。1.2、模具与板料材料的定义考虑冲压模拟过程中的模拟需要分别录入模具和板材的材料参数。使用隐式求解器对有限元软件计算弹性变形的参数有杨氏模量和泊松比。如果
3、考塑性的话,需要材料的真实应力应变曲线。由于后续分析中不仅仅使用隐式求解器,由于隐式求解器在计算大型模型时计算成本过高,分析的多种方案中会考虑使用显示求解。故材料中也需要提供密度。模具和板材的弹性性能如表5.1所示。表5.1使用的材料Tab5.1Theuseofmaterials杨氏模量/MPa泊松比密度/T/mm3模具材料(球墨铸铁)2000000.37.80E-09板材材料(BL104LA)0.37.56E-09对于板材材料的塑性参数,可以根据材料的拉伸试验获得。获得的拉伸曲线见图5.6所示。由于拉伸试验测量出来的是名义应力应
4、变曲线,在有限元分析时使用的是真实应力应变曲线。故通过公示5.式中e为真实应变,ε为名义应e2=所变∫示可以进行变换。,12d得x到=的ln真(1实+应)力应变曲线如图5.6所(示5.。2)37沈阳工业大学硕士学位论文图5.6真实应力应变曲线Fig5.6Thetruestressstraincurve1.3、定义材料特性工件材料有很多种,其中以钢材具多,这里工件材料取45钢,其材料性能如图5-1所示。表4-1材料45钢主要性能参数Table4-1Performanceparametersofmaterial45stell杨氏弹性模
5、量泊松比材料密度模型材料特性206GPa0.37.85g/cm3各向同性1.4、材料属性定义本文有限元模型建立主要包含四种材料,分别为C型钢梁和柱、节点板和摩擦型高强螺栓。C型钢梁和柱按试验中材性试验结果进行设置,由规范所查数据对摩擦-29-内蒙古科技大学硕士学位论文型高强螺栓进行设置,不同材料的材性参数见表4.2。ANSYS中设定的非线性材料模型有[36]:双线性等向强化、非线性等向强化、多线性等向强化、多线性随动强化、多线性随动强化和非线性随动强化等。本文根据试验采用随动强化模型。表4.2模拟材性参数屈服强度极限强度弹性模量序
6、号钢材型号泊松比(N/mm2)(N/mm2)(GPa)1C180×70×20×2.5258.69441.521.81×1020.272C160×50×20×2.5241.81395.862.09×1020.2738mm节点板342.21467.132.3×1020.304高强螺栓6408002.06×1020.301.5、节点转动刚度的概念节点的转动刚度是通过对弯矩-转角关系曲线的表达式进行一阶求导得出的,即ki=dM/dθ而节点的初始转动刚度为:k1=M/θ,即KdM1d
7、0。根据欧洲钢结构设计规范EUROCODE3[12](以
8、下简称EC3)提出的组件法(componentmethod)计算钢框架梁柱半刚性外伸端板连接节点的的初始转动刚度。由组件法可知,可以把钢框架梁柱半刚性外伸端板连接节点看做是由一系列的基本组件(见图4.1)所构成的,所以这类节点的受力性能可以根据节点的组成构件本身的受力性能来确定。组件法分析外伸式梁柱端板连接半刚性节点的刚度一般包括以下主要内容:○1分析并识别在相应的工况下梁柱节点处被激活的所有的基本组件;○2根据各基本组件的力学性能,用相应的弹簧来描述各个组件之间的相互关系;○3通过计算确定每个基本组件的刚度;○4根据各基本组件的
9、刚度以及弯矩求出弯矩转角关系。对于外伸式端板梁柱连接节点,其连接转角变形主要由两部分组成:梁柱连接节点域的剪切变形产生的剪切转角和柱翼缘与垫板两者变形引起的梁柱间接触面上的缝隙转角,其中主要是由剪切转角组成的。依据EUROCODE33中的组件刚度法
