LS_DYNA在板料成形仿真中的应用

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1、COMPUTERAPPLICATION计算机应用文章编号:1672-0121(2007)01-0077-02LS-DYNA在板料成形仿真中的应用刘二勇,董湘怀(上海交通大学塑性成形工程系,上海200030)摘要:讨论了LS-DYNA自适应方法在板料成形分析中的一般过程;基于LS-DYNA的板料成形有限元分析分为前处理、求解和后处理;前处理设置单元属性、构建模型、划分网格、定义接触、初始条件、载荷及约束、求解时间和输出文件等。再用LS-PREPOST查看结果,动画模拟过程,得出能量、应力等变化曲线。并以板料的半球件成形为例进行了分析和验证。关键词:计算机应用;LS-DYNA;

2、仿真;冲压;有限元分析中图分类号:TG386文献标识码:A1引言弹塑性材料模型。以2.5mm为网格基准尺寸划分单LS-DYNA软件1976年起源于美国的Lawrence元,其中共有单元1644左右。Livermore国家实验室,早期主要应用于模拟较重物2.2载荷的确定体的低速冲击过程。1989年,该软件转由LSTC公司实际的板料冲压成形过程中,模具的移动速度专门开发,并以汽车安全性的研究作为其主要研究很缓慢,但在模拟过程中,为了加快计算的速度,需对象之一。为适应用户的不断需要,该软件历经了持要增加模具移动速度,同时使用质量缩放的方式来续改进和发展,版本趋于成熟。降低求解的时

3、间。此例,整个成形过程1ms,模具速LS-DYNA是功能齐全的几何非线性、材料非线度50m/s,同时定义以零速度开始和零速度结束的性和接触非线性程序,包含了140多种材料模型(如正弦速度行程曲线。金属、橡胶、玻璃、泡沫、安全带、气囊等,并允许用户2.3单元公式的选择输入自定义的材料特性),16种单元模型和40多种板料成形一般选择壳单元,壳单元的公式由接触[1],可以很好地模拟板料加工成形过程中所遇到LSECTION_SHELL中的参数ELFORM[2]控制,缺省的问题,如:可成形性、起皱、回弹、划痕、吨位预测、是2号单元公式,如果要考虑冲压成形后的回弹分拉延筋、模具设计和修

4、改等,其结果的准确性已经得析,建议使用16号单元公式。此例中,因为不需要回到了试验的验证。由于LS-DYNA开始主要的应用弹分析,所以选择2号单元公式,且厚度方向5个积领域是碰撞分析,所以它的缺省参数都是针对碰撞分点。分析设置的,如果用它来做成形分析,必须要更改相2.4沙漏控制应的缺省参数设置。目前,基于LS-DYNA的专用成在冲压过程中,要尽量控制和减少沙漏能。一般形软件DYNAFORM缺省参数设置都是应用于冲压来说沙漏能超过总体内能的10%[3]则分析就是无效成形分析的,建议首选使用。的,当然它的值越小越好,控制沙漏的方法有:①通过调整模型的体积粘度来减少沙漏。关键字是

5、2板料成形的有限元分析LCONTROL-BULK_VISCOSITY。②通过总体附加刚2.1问题描述及单元划分度或粘性阻尼来控制,关键字是LCONTROL一个厚度为1mm,半径为80mm的各向同性圆_HOURGLASS。③为防止模型的总体刚度因附加刚期1盘坯料被冲压成半径为50mm的半球壳体。冲压成度而增加过大时,可不用总体设置附件刚度或粘度,年第2007形过程中,采用自适应法细化网格来提高求解精度。而是通过LHOURGLASS来对沙漏能过大的PART本例中,凸、凹模和压边圈采用刚体模型,板料采用进行沙漏控制,参数与总体设置一样。④使用16号全积分单元来避免沙漏。收稿日期:

6、2006-11-222.5材料模式的选择锻压装备与制造技术作者简介:刘二勇(1976-),男,硕士生,主攻材料塑性加工工程对于板料,LS-DYNA可以使用18,24,36,37,CMET77计算机应用COMPUTERAPPLICATION39号材料模式来进行模拟,18和24号材料是各向HMATSUM:模型中每个单独的part动能、内能同性材料,而36、37和39号材料是各向异性材料。等能量变化;本例中采用18号各向同性指数硬化弹塑性材料模HJNTFORC:运动副受力变化;式。HRCFORC:接触面的受力信息。2.6将基于lsprepost[4]软件平台对板料冲压进行后接触的

7、选择使用缺省的罚函数接触方法,并改变罚函数刚处理。图1为7E-4s时刻的等效应力图。从图中可以度因子SLSFAC参数为0.1(如果大曲率区域有明显看出,最大应力值出现在凹模圆角部位,最大值为穿透,或滑动界面能超过总能量的5%,则以10速19.7MPa。并且从图1中还可以看出边缘部位有明显度改变该因子)。的起皱现象,后来通过增加压边力到2000N,消除了使用专门的成形接触类型“FORMING-ONE-起皱。图2是计算过程中网格自适应的过程。WAY”。这种接触类型计算模具的曲率信息,可以用于自适应网格划分,并且允许模具