基于Ansys_Ls_Dyna的模锻成形研究

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1、第26卷第5期邢台职业技术学院学报Vol.26No.52009年10月JournalofXingtaiPolytechnicCollegeOct.2009基于Ansys/Ls–Dyna的模锻成形研究赵玉清(邢台职业技术学院机电工程系，河北邢台054035)摘要：模锻成形是金属零件的常见成形方法，从设计锻模到试制过程往往需要花费许多时间；本文采用显式动力学有限元软件Ansys/Ls-Dyna对一个模锻加工成形过程进行计算机仿真，分析影响模锻件成形的因素，在设计过程中，通过在计算机上改变参数进行模拟，即可得到比较理想的模具形状和锻件的基本

2、尺寸，对实际的设计制造具有指导作用。关键词：显式动力学；塑性成形；模具；仿真中图分类号：TG316文献标识码：A文章编号：1008—6129（2009）05—0072—04模锻成形是机械制造中最常见的成形方法，它有关，还保持了与两接触点间速度和加速度的协调不但可以节约金属、减少机械加工余量和工时，而关系。因此，从某种意义上说显式动力算法比隐式且还能进一步改善机械零件的力学性能，提高产品静力算法更接近与冲压、挤压这些模锻过程的本[1]质量和劳动生产率。但设计模具和工件尺寸却需质。显式动力分析方法在材料成形领域中也有着广要花费大量时间，因

3、为锻造成形受到了很多因素的泛的应用。影响，如挤压速度的大小、模具的形状、金属的化Ansys/Ls–Dyna中包含了Ls–Dyna中所有的功学成分、组织结构和机构性能、工作温度、润滑情能，它能够进行显式动力分析，模拟真实世界的各况、变形过程中的金属流动等，要考虑的因素很多。种复杂问题，特别适合求解各种二维、三维非线性因此，在锻模设计过程中往往都带有经验性的，不结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性动力冲能像常规机械设计那样进行比较精确的设计计算。击问题，同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。在一套较大型的模具设计、制造过程中，从设计到在

4、工程应用领域被广泛认可为最佳的分析软件包。实际试模，可能要花费几万元的试验费用，若试制与实验的无数次对比证实了其计算的可靠性，它为不成功会造成很大的浪费。本文通过显式动力学的金属的虚拟加工开辟了一个新领域。本文阐述了用有限元仿真程序Ansys/Ls-Dyna，真实地模拟了金Ansys/Ls-Dyna进行金属锻造成形模拟的基本过属模锻的加工过程，可为锻模的设计和试模提供帮程，通过一个模锻成形的实例来说明Ansys/Ls－助。Dyna在金属成形方面的应用以及对实际试验的指有限元仿真技术是金属锻造成形中比较前沿、导作用。先进的课题之一，成熟

5、的仿真技术具有很强的经济Ansys/Ls－Dyna的分析能力主要涉及：非线性和柔性，可以有效降低企业的设计和生产成本，性动力学分析，多刚体动力学分析，准静态分析，[3]并获取许多常规试验手段无法测得的数据，从而大热分析，结构热－耦合分析等。它的材料模型库[2]大增加新产品的研发能力和企业的市场竞争力。主要有140多种，包括：金属、塑料、玻璃、泡沫、这一技术对锻模的正确设计和试制显得尤为重要。编织品、橡胶（人造橡胶）、蜂窝材料、复合材料、一、Ansys/Ls-Dyna显式动力分析的基本特点混凝土和土壤、炸药、推进剂、粘性流体以及用户An

6、sys/Ls–Dyna采用显式动力的解法，与以往自定义材料。它的应用领域也非常广泛，主要有：Ansys的隐式算法在单元类型选择、材料本构模型汽车工业，航空航天中的结构冲力分析、冲击爆炸的确定、应力应变计算等方面都比较相似，但二者及动态载荷设计，制造业中用于冲压、锻造、铸造、还是有差别的，它们的差别在于求解方程、时间步切割等，建筑行业中应用于混凝土结构、爆破拆除、长的选取、接触处理以及回弹计算等方面。在显式公路桥梁设计，国防工业中的装甲和反装甲系统；动力的计算模型中，由于考虑了速度和加速度这些穿甲弹与破甲弹设计等，电子领域以及其他相关领

7、变量，模具与工件之间的接触约束条件不仅与位移域。————————————收稿日期：2009—05—05作者简介：赵玉清（1974—），河北邢台人，邢台职业技术学院机电工程系，讲师。72邢台职业技术学院学报2009年第5期二、模型的设计思想结果不精确，甚至得不到收敛的计算结果，最终以由于模锻过程比较复杂，若像经典力学那样对程序出错而终止。模型做非常逼真的模拟是比较困难的，只有对模型网格化是有限元计算的基础，在求解之前一定做适当的假设和合理的简化才能达到预期的目的。要对模型进行网格化。在进行网格化的时候，要把当然，能准确有效的描述模具的几

8、何形状是进行模单元和材料属性绑定到相应的工件和模具上，这是型锻造仿真的前提。为后续的Part创建打下基础。以下程序给出了模型一般模锻成形的模具有上模和下模组成（如图和材料、单元属性的绑定及网格划分。1）中间为预制坯件，锻