基于DynaForm的NUMISHEET 2014 Benchmark 4 冲压分析实例

   NUMISHEET是每隔3年的一次的冲压仿真的盛会，2014年是最近的一期，此次大会有4个测试案例，这次选择相对比较简单的第四个案例做一个完整的冲压仿真案例说明，本案例包括以下内容：

      测试题目的要求解读；

      建模；

      网格划分；

      新建材料（2种）；

      工艺条件设置；

      控制参数设置、

       分析结果后处理（剖面线的生成与输出，设备吨位预测）

基本环境说明：

       操作系统： Win7 X64

       仿真软件：DynaForm5.9.2.1

       求解器：  LS-DYNA R9*71_R7.1.2_SMP

       硬件：HP Z800 工作站  16G内存 2 CPU(E5520 共8核心）

1：官方给出的标准的图纸 材料及工艺参数

1.1模具及板材的图纸

    

                                          

 

有2个尺寸的模拟，此次我们只做第一个Condition A

1.2材料参数

要求用2种材料：

AA5042（铝材）厚度为0.2083mm，AKDQ钢材，厚度为0.2235mm；

AKDQ 力学性能参数如下:

   AA 5042力学性能参数如下：

1.3其他的工艺参数

摩擦系数：0.03

压边力：8900N

实际冲压速度：140mm/S

下压距离：工件完全成型，大约20mm

         1.4分析报告要求：

要求去三个不同高度平面上的不同角度的R值，以及设备的力位移曲线；

     至此，分析所需要的所有的信息都已经给出，下面我们需要根据给出的信息建模并进行仿真分析；

2.建立分析用模型并输出IGES文件

笔者一直使用SolidWorks作为建模工具，如果是其他软件的用户，可以用自己熟悉的三维软件进行建模，模型很简单，不再详述建模过程，建立好模型的效果如下：

输出模型为IGES文件，并为各个零部件命名；

3. 导入DynaForm，进行分析的前处理设置

3.1 导入模型

选择4个模型，点击确定或者导入；

 3.2 用零件层的编辑工具，给导入的层重新命名，效果如下：

3.3 划分网格：

3.3.1 划分模具网格：隐藏blank层，点击曲面网格划分按钮

3.3.2 划分板材网格

隐藏其他的层，只保留blank层，点击曲面网格划分工具，选择Part Mesh：

 

3.4 新建一个自动设置-板料成型算例：

3.4.1选择板料成形，并设置分析工序和类型：

3.4.2 设置定义板料

点击定义几何模型，在弹出的页面选择零件层，并指定Blank层即可

3.4.3定义AKDQ材料

定义了blank层之后，由于材料是自定义的，所以点击材料下的<无>按钮

点击新建按钮：

 选择36号类型

  按材料要求定义以下数据：

  

点击C00，选择公式类型为Hollomon，并定义数值，点击应用，确定退出。

定义好之后的效果如下：

上面为AKDQ材料的定义方式，还有一款材料为AA5042，相同的设置方式，再此不再重复

3.5 定义工具

点击自动分配即可！注意更改摩擦系数！

3.6 定义工序 更改drawing工序的D3PLOT为帧数 15，其他默认参数！

3.7 设置控制参数

设置完毕，点击保存

4. 生成DYN文件，并提交运算

打开job submitter 程序，点击DYN按钮，选择刚才生成的DYN文件，

点击Submi Jobs开始运算！

5.计算结果后处理

计算完毕后，打开DynaForm的后处理的程序，隐藏其他层，查看一下变形的效果：

AA5042材料结果：

     

   铝材AA5042的分析的起皱效果与实际冲压出来的外观基本一致！

AKDQ材料结果：

 

左边照片是用铝材AA5042压制的，所以AKDQ的起皱效果不是很强烈，AKDQ材质的材料各向异性不是太大，所以成型的结果还是比较均匀的，褶皱区域较平缓；

两种材质的成型的对比：铝材的各向异性差异较大，导致成型各个方向材料流动不一。  

5.1 三个剖面的截面线输出：

按照给出的仿真结果的要求，我们需要输出3个不同高度截面线，并且测量具体的数值首先需要生成三条剖面线：

5.1.1 打开工具 截面剖切

   

                                           

5.1.2 定义剖切面

5.1.3 按要求输入Z数值，并选择W方向 +Z

5.1.4 生成剖面线，

在-3.5mm平面   左边为AA5042 右侧为AKDQ

在-4.5mm平面   左边为AA5042 右侧为AKDQ

在-5.5mm平面   左边为AA5042 右侧为AKDQ

导出曲线：保存成IGES格式，在AutoCAD或者其他三维设计工具中按要求对结果进行测量：

如下图所示AA5042   -5.5截面线测量示意：

5.2 生成力位移曲线：

后处理中，应用 设备吨位预测：

   

                                           

在弹出的页面中，选择die，点击绘制，即可得到成形力（AA5042）与位移的曲线图；

可将曲线导出，在EXCEL中，处理相关数据

总结：

   NUMISHEET 2014 Benchmark4实例，从建模开始，完整的展示了冲压分析的整个过程，对没有接触过冲压分析朋友来说，可以通过这个例子了解一下分析的具体过程；对于有所了解的朋友，可以通过这个例子，了解DynaForm分析中材料建立、剖面、设备吨位预测等比较少用的功能；

最后希望读这篇文章的朋友都有所收获！