基于ABAQUS的板材冲压仿真及回弹分析

infinite elements
special-purpose elements like springs, dashpots, and masses
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
truss elements
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二、典型实例讲解
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ABAQUS软件冲压成形回弹模拟流程图
冲压成形分析 回弹分析
shell elements
beam elements
•同类型单元有很多相 同的基本特。 Elements in the same family share many basic features.
rigid elements
membrane elements
•同种类单元又有很多 变化：There are many variations within a family.
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实例讲解
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习题1 二维弯曲回弹模拟
图 成型模具、冲压模具、平板及其固定装置的剖面图 帮助文件：1.5.1 Spring-back of two-dimensional draw bending 参考资料：ABAQUS入门指南
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基于ABAQUS的板材冲压仿真及回弹分析
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主要内容
• 一、ABAQUS概述
• What is ABAQUS? • ABAQUS有限元软件的功能 • ABAQUS/CAE的优势 • ABAQUS/CAE的基本流程
• 二、典型实例讲解
• 叶片板冲压回弹 • Springback of two-dimensional draw bending（二维弯曲回弹模拟）
3. 方向3的平移：U3 4. 绕轴1的旋转：UR1 5. 绕轴2的旋转：UR2 6. 绕轴3的旋转：UR3
• 施加载荷 • 施加载荷
• 在加完约束后就应当在结构的底部加载荷。 在ABAQUS里，载荷通常是指从初始状态下使 结构响应发生变化的各种因素，如： • 集中力 • 压力 • 非零边界条件 • 温度（材料热膨胀特性被定义后） • ……
•定义分析步和输出需求
Interaction
•为区域、集定义接 触或其他形式的相 互作用，并在指定 的分析步应用它们
Load
•为区域或集指定 载荷、边界条件和 场，并在指定的分 析步应用它们
Mesh
•将装配件分割 成可以分网的 区域并划分网 格
Job
•提交、管理、并 监控分析作业 •检验结果
Visualization
• 三、常见问题讨论
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ABAQUS的概述
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1.1ABAQUS, Inc.?
• 创建于 1978年 • 2005年 和Dassault Systèmes 公司合并
• 总部位于Providence, Rhode Island (USA)
• ABAQUS 被广泛地认为是功能非常强的非线性有限元软件，可以 分析复杂的结构力学系统，尤其能够驾驭非常庞大复杂的问题和 模拟高度非线性问题。
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1.5.1量纲
• 在建立模型前，必须先决定量纲系统。ABAQUS没有固定的量纲系统,但一 个问题所有的输入数据只能用同一个量纲系统,下表为常用的量纲系统。
•表2－1 常用量纲
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1.5.2 定义部件(part)
• 可以创建模型的部件类型
• 可变形部件 • 任意形状的，可以包含不同维数的特征 （实体、表面、线）；在载荷作用下可以 变形。 任意形状的；在载荷作用下不可以变形。 只可以用直线、圆弧和抛物线创建的形状； 在载荷作用下不可以变形。 可变形部件: 轴机架
•
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1.5.3 Property
• 材料塑性的定义
• 在ABAQUS中必须用真实应力和真是应变定义 塑性。大多数实验数据常常是名义应力和名义应变的 值给出的。这时，必须应用转换公式（见入门指南）
把塑性材料的数据从名义应力/应变的值转换为真实
应力/应变值。
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1.5.4 Interaction
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ABAQUS/CAE的基本特征优势
• 模型树 • 模型树使得对你的模型以及模型包含 的对象可以有一个图形上的直观概述
• 模型 查询/审核
• 例如, 显示截面, 材料, 当前定义的约束 的数目 • 显示某些特征/项目的状态 (无效的部件, 隐藏的特征)
• ABAQUS模型数据的全面视角
例如 应力, 振动, 声场, 地质力学, 压电效应, 等
汽车、飞机机身等的静力和动力学响应, 结构刚度, 等
• 非线性和瞬态分析
接触, 塑性失效, 断裂和磨损, 复合材料, 超弹性 等 汽车碰撞, 电子器件跌落, 冲击和损毁等
• 多体动力学分析
同时结合刚体, 线性柔体, 和非线性柔体模拟各种连接件等 应用在：汽车运动, 高速机械, 微机电系统MEMS, 航空航天机构, 医疗器械, 等
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1.5ABAQUS/CAE的基本流程
Part
•创建部件的几 何模型（如果需 要，还需创建区 域）
Property
•定义材料
•定义部件区域的 截面属性 •为部件或区域定 义和分配截面属性
Assembly
•为初始构型定位部 件。如果模型中只包 含一个部件，装配件 将被自动创建。
Step
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1.2What is ABAQUS?
• ABAQUS是一组有限元分析模块
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What is ABAQUS?
• ABAQUS的核心是它的求解器模块，ABAQUS/Standard和 ABAQUS/Explicit, 是互相补充的、集成的分析模块。
ABAQUS/Standard是通用的有限元分析模块。它可以分析多种不 同类型的问题，其中包括许多非结构问题。
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1.4ABAQUS/CAE的优势
• 将建模、分析、作业管理和结果评 估无缝集成。
• 可以为具体的应用系统定制界面。
• 与Ansys、Marc等通用有限元软件 相比，Abaqus在单元种类、材料 模型、丰富的用户子程序接口等方 面都有着显著的优势。
ABAQUS/CAE main user interface
ABAQUS/Explicit是显式的动力学有限元分析模块。 ABAQUS/CAE将分析模块集成于Complete ABAQUS Environment，用于建模、管理、监控 ABAQUS的分析过程和结 果的可视化处理。
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1.3ABAQUS 有限元软件的功能
• 线性静力学, 动力学, 和热传导
在ABAQUS中定义接触：
定义接触面（从面和主面） 接触相互作用
小滑动与有限滑动
摩擦
从面： 变形体 主面： 刚体
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1.5.5 Load
• 施加边界条件 • 在ABAQUS中平移自由度和旋转自由度 的正方向规定如下：
• 1. 方向1的平移：U1
•
• • • •
2. 方向2的平移：U2
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Have fun with ABAQUS
Q&A
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学习资料
• 帮助文件（Documentation) • 书籍： 《ABAQUS在机械工程中的应用》 《ABAQUS有限元分析实例详解》 《ABAQUS非线性有限元分析与实例》 • 论坛： 仿真科技论坛
http://www.simwe.com/forum/index.php 仿真在线 http://www.21simon.com/bbs/ ……
几何模型的建立
材料属性的定义
从第一次冲压成 形模型中，删除模 具、接触定义以及边 界条件等
前处理
成形步的定义 （Explicit）
回弹步的定义 （Standard）
定义表面接触 加载上步计算结果 作为初始坯料状态 定义边界条件
求解器
提交计算
提交计算
后处理
生成成形结果文件
生成回弹结果文件
ABAQUS软件冲压成形回弹模拟流程图
• •
离散刚体部件 • • 解析刚体部件
• 可以通过三种方法定义部件几何体：
• • 直接由ABAQUS/CAE创建 从CAD系统导入 • 本地的CAD几何体 • 中性格式 作为ABAQUS (孤立)网格导入 离散刚体部件：任意形状的刚 体冲垫（带有可变形的毛坯） 解析刚体部件：旋转的刚性扎滚 （带有可变形的金属原料）
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1.5.6 Elements in ABAQUS
•单元类型（Family） •A family of finite elements is the broadest category used to classify elements.
continuum (solid elements)