板的冲压塑性成型及回弹分析

r,4,0,0,1, 0.08,0.05,0.4 rmore,,,, ,,0.8 rmore,,,, ,, rmore,,,, ,0.8, lsel,s,loc,y,1.25,1.5 nsll,s,1 esln type,4 real,4 esurf allsel asel,s,loc,y,1,1.2 lsla,s lsel,r,loc,y,1.2 nsll,s,1 esln type,5 real,4 esurf allsel,all !上接触对
3问题描述
1、假设 a>模具是刚性的（即不考虑 任何变形），而钢板是柔性的； b>假设冲头下降了0.5m，且 整个过程完成历时1s；然后冲头 上升0.25m 。 2、过程分析 a>冲压过程中发生了塑性大 变形（该过程与加载路径相关）， 是一个典型的塑性成型的问题。 b>当冲压成型完成后，当冲 头上升，钢板将有一定的回弹。
双线性等向强化（BISO），这个选项一般 用于初始各向同性材料的大应变问题。需要 输入的常数与BKIN相同。 多线性随动强化（MIKN）,服从Von Mises 屈服准则。该选项用多线性来表示应力-应 变曲线，模拟随动强化效应。 多线性等向强化（MISO）,它适用于比例加 载的情况和大应变分析。
接触——状态非线性
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/solu cnvtol,f,100000,0.001,2,, nlgeom,1 autots,on lnsrch,on pred,on outres,all,all time,1 allsel d,691,ux,0, allsel,all asel,s,loc,y,0,1 esla,s esel,r,type,,6 nsle,s,1 d,all,all,0 asel,s,loc,y,1.2,2 esla,s esel,u,type,,2 nsle,s,1 d,all,uy,-0.5 d,all,ux,0 allsel nsubst,100,10000,10 lswrite,1 time,2 asel,s,,,2 da,all,uy,-0.25 da,all,ux,0 allsel lswrite,2 lssolve,1,2,1
!载荷步1
!载荷步2
2
金属板料冲压成型是利用金属塑性变形的特点， 通过对金属板料施加压力，使其产生塑性变形从而获 得所需要的形状。由于板料冲压成型过程包含大位移、 大变形等十分复杂的物理现象，使得对其成型控制非 常困难，以前更多的是通过反复试验的方法制造出合 乎要求的产品，其过程需要花费大量的时间和经费。 随着有限元模拟技术的迅速发展，利用有限元软件模 拟金属板料冲压成型过程及分析其回弹量已成为可能， 利用有限元软件ANSYS对金属板料冲压成型过程进行 模拟和回弹分析。
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keyopt,5,10,2 keyopt,3,10,2
mp,ex,1,7e10 mp,prxy,1,0.325 tb,miso,1,1,4 tbtemp,0 tbpt,,0.0007857,55e6 tbpt,,0.00575,112e6 tbpt,,0.02925,172e6 tbpt,,0.1,241e6 mp,ex,2,2e13 mp,prxy,2,0.3 mshkey,0 asel,s,loc,y,0,1 type,6 mat,2 mshape,0,2d amesh,all mshkey,2 lsel,s,loc,y,1.2 lsel,r,loc,x,1 lesize,all,,,80 lsel,s,loc,x,-0.1,-2 lesize,all,,,10 asel,s,loc,y,1,1.2 type,1 mat,1 amesh,all
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附录: 附录:数值计算程序
finish /clear /prep7 blc4,,,2,1 cyl4,1,1,0.5 asba,1,2 blc4,-1,1,4,0.2 cyl4,1,1.5,0.3 asel,s,loc,y,0,1 adele,all allsel lfillt,10,7,0.05 lfillt,9,8,0.05 al,1,2,9,17,8,7,16,10,4 et,1,106 et,2,169 et,3,172 et,4,169 et,5,172 et,6,42 keyopt,5,12,3 keyopt,3,12,0 !定义单元类型 !建模
2.仿真的基本理论 2.仿真的基本理论
a.大变形——几何非线性 b.塑 性——材料非线性 c.接 触——状态非线性
大变形——几何非线性
大应变效应：一个结构的总刚度依赖于它的 组成部件（单元）的方向和单刚。当一个单 元的节点经历位移后，那个单元对总体结构 刚度的贡献可以以两种方式改变。首先，如 果这个单元的形状改变，它的单元刚度将改 变，其次，如果这个单元的取向改变，它的 局部刚度转化到全局部件的变换也将改变。 在solution模块中用命令nlgeom,on，打开 大变形效应。
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钢板：106号大变形单元 本构模型：多线性等向强化模型 模具和压头：42号单元，用全部 固结的方法处理成刚体
关于接触
接触单元：target169和contact172号单元。 接触设置： 1、keyopt(12)=0，模拟标准单边接触，也就是当接触分离时 法向压力为0. 2、实常数R,3,,,1, 0.08,0.05,0.4 RMORE,,,,,,0.8 RMORE,,,,,, RMORE,,,,,0.8,
分析中出现的问题
1，上接触面绑定，即keyopt(12)=3,导致 回弹时不分离。 2，钢板跑了，解决方法：在钢板正中心 找一个节点，限制其X方向的位移。 3，滑移，
Von mises 应力
接触渗透
接触应力
接触滑移
回弹后的残余应变
回弹后的残余应力
塑性功
参考文献
王国强. 实用工程数值模拟技术及其在ANSYS上的实践[M].北京: 机械工业出版社, 2004.
塑性——材料非线性
路径相关性:必须按真实的加载过程加载。 应力应变数据：对大应变的塑性分析一般采 用真实的应力、应变数据，而小应变分析一 般采用工程的应力、应变数据。 经典双线性随动强化（BKIN），适用于遵守 Von Mises屈服准则，初始为各向同性材料 的小应变问题，这包括大多数的金属。需要 输入的常数是屈服应力和切向斜率。
实常数和关键字
接触分析中需要注意的问题
一、如果是刚柔接触，可以用polit节点控制刚性目标面的 运 动。Polit节点用kmesh命令生成。定义polit节点后，整 个目标面的受力和转动情况可以通过polit节点表示出来。 Polit节点的位置只有在需要转动和力矩载荷时，才是重要 的。 二、要注意接触的方向，在建立接触时，面和线都是有方 向的，接触单元和目标单元的方向必须相对，否则计算将 无法进行，就算能运行，也无法得到正确的结果。 /psymb,esys,1 (查看单元法线方向) esurf,,reverse（反转单元外法线方向）
板的冲压塑性成型 及回弹分析
陈坤
主要内容
背景和意义 1 背景和意义 2 仿真的基本理论 3 问题描述 4 数值计算 5 结果分析 附录：数值计算程序(即命令流) 附录：数值计算程序(即命令流)
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1 研究背景和意义
在汽车、航空、家电等工业部门，许多构件是 用板料冲压成形生产的。板料成形过程牵涉到几何 非线性、材料非线性和边界条件非线性的复杂的力 学问题。在多数动态金属成形工序中，高度非线性 过程导致在坯料中产生大量的弹性应变能，存储的 弹性能在成形压力消失后释放，使坯料向着原有几 何构形变形。因此,在板金属成形过程中最后的形 状不仅仅取决于模具的轮廓形状，也取决于坯料在 塑性变形时存储的弹性能总量。因为在变形部分存 储的弹性能总量是许多过程参数 (如材料性质，二 表面间的载荷 )的函数，在成形时期预测回弹是特 别复杂的。
!料的材料常数
!模具材料常数
! 网格的划分
mshkey,0 mshape,0,2d asel,s,loc,y,1.2,2 type,6 mat,2 amesh,all allsel
! 网格的划分
!建立接触对 r,3,0,0,1, 0.08,0.05,0.4 rmore,,,, ,,0.8 rmore,,,, ,, rmore,,,, ,0.8, asel,s,loc,y,0,1 lsla,s lsel,u,loc,x,0 lsel,u,loc,y,0 lsel,u,loc,x,2 nsll,s,1 esln type,2 real,3 esurf asel,s,loc,y,1,1.2 lsla,s lsel,r,loc,y,1 nsll,s,1 esln type,3 real,3 esurf !下接触对
面面接触：目标面和接触面组成一个接触对，ANSYS 用相同的实常数编号识别接触对。 目标单元：二维tartet169和三维tartet170号单元 接触单元：二维contact171和contact172 contact171 contact172 三维contact173和contact174
接触向导