abaqus回弹分析实例：在分析步之间传递数据

Abaqus Example Problems Guide
1.5.1 Springback of two-dimensional draw bending
Products: Abaqus/Standard Abaqus/Explicit
是用explicit进行成形，然后使用standard分析回弹
Problem description
这个例子描述了在93年成形模拟数值会议中报道的基准测试。

这个基准包括使用三种材料描述六种问题以及两种不同的夹持力。

六个问题中的一个描述如下。

原文见Taylor等人在93年的论文。

坯料初始尺寸350*35，厚度0.78.问题本质上是个平面应变问题（垂直于模型平面的尺寸是35mm）。

夹持力是2.45kN，夹具的质量是5kg。

摩擦系数0.144
坯料为低碳钢，材料为弹塑性材料，弹性为各向同性，对于塑性使用Hill 异性屈服准则。

材料的性质如下：
Young's modulus = 206.0 GPa
Poisson's ratio = 0.3
Density = 7800.
Yield stress = 167.0 MPa
Anisotropic yield criterion: =1.0, =1.0402, =1.24897, =1.07895, =1.0, =1.0
此例是对称问题，只取一半建模。

坯料使用一行175个一阶壳单元建模。

对称的边界条件施加到对称面上。

边界条件施加到了坯料所有的节点上以模拟平面应变的条面；建模平面外的尺寸是5mm；因此，坯料的加持力经过了粗略缩放。

成形的过程由explicit中的两个分析步完成。

坯料的加持力在第一个分析步施加。

加载使用平滑分析步，以将惯性效应最小化。

第二个分析步，通过设定冲头刚体参考点的速度冲头下行70mm。

速度使用triangular smooth step amplitude 功能施加，初始速度和最终速度都是0，峰值速度在这个过程之间。

这个例子中会发生显著的回弹。

因为坯料是柔性的，振动的基频很低，为了获得在回弹分析中得到准静态的解，使用explicit所需要的时间很长。

回弹分析通过standard使用standard来模拟，使用import分析。

从explicit得到的结果import到standard中，静态分析计算回弹。

在分析步中，将explicit中得到应力状态插入到standard中，然后渐渐去除。

在分析步的末尾得到的位移就是回弹，应力即残余应力状态
在import分析中的设置决定了初始外形。

如果选择在插入分析中更新参考外形，在explicit的分析步的末尾变形的板子以及材料的状态将会插入到standard中。

变形的外形成为参考外形。

这个步骤的方便之处在于，如果在后处理的过程中，可以展示回弹造成的位移。

当不做此选择的时候。

Explicit分析步的末尾材料状态、位移和应变同样会被插入到standard之中。

原始的外形仍然作为参考外形。

当希望看到从变形到回弹过程位移的连续的变化，应该使用这个步骤。

参考“Transferring results between Abaqus/Explicit and
Abaqus/Standard,”Section 9.2.2 of the Abaqus Analysis User's Guide.
Results and discussion
为了确定冲头最适宜的峰值速度（能够以最低的代价给出准静态结果），分别结算峰值速度为30m/s，15m/s，5m/s的结果。

能量的历史如图所示。

峰值速度为30m/s的时候，动能过高。

峰值速度为5m/s的时候，动能看起来为0.
峰值速度为15m/s的动能足够低，不会显著影响结果。

对于精确的回弹分析，必须保证应力不会被惯性效应影响。

外部的法兰和水平的轴之间的夹角为22度，而standard分析为17.1度。

结果的不同是由于接触的不同造成的。

在explicit 中，在接触计算中考虑了壳的厚度的变化。

Standard中的Surface-to-surface
也一样。

然而，对于standard中node-to-surface接触模拟，当壳在两个表面之间压紧的时候，有必要使用软接触以考虑壳的厚度。

因此，作了一个近似。

使用了一个修改的explicit分析使用了软接触和零厚度，用以直接比较explicit和standard。

结果很接近，实验中测量的平均的角度为17.1度，实验结果范围从9度到23度不等。

无论是否选择更新参考外形，结果都很接近。

apan, Ed. A. Makinovchi, et al.
Figures
Figure 1.5.1–1 Cross-section showing the geometry of the die, the punch, the blank holder, and the blank.
Figure 1.5.1–2 Energy history for forming analysis: 30 m/s peak velocity of punch.
Figure 1.5.1–3 Energy history for forming analysis: 15 m/s peak velocity of punch.
Figure 1.5.1–4 Energy history for forming analysis: 5 m/s peak velocity of punch.
Figure 1.5.1–5 Blank at the end of the forming analysis in Abaqus/Explicit.
Figure 1.5.1–6 Blank after springback in Abaqus/Standard.
Abaqus Example Problems Guide。