沖壓成型
作為一個通用的有限元軟件,LS-DYNA 不僅擁有顯式計算功能,并且包括隱式計算功能。這兩個功能相互補充,使LS-DYNA 能被成功地應用于鈑金成形相關的各個過程中去。
LS-DYNA®在板料沖壓成形的仿真運用已達二十余年,以計算精度見長,其應用領域仍在穩步拓展。在此期間,LS-DYNA®研發出先進的材料本構模型,并成功應用于高強鋼和鋁合金汽車零件的成形分析。與此同時,其隱式求解器在計算穩定性、計算速度和精度上得到了大幅改善,現已成為板料重力加載、壓邊圈合模和回彈預測等方面的公認算法。LS-DYNA®的模具型面補償技術能夠避免模面制作的反復試錯過程,使模具制造省時省力、降本增效。LS-DYNA®在仿真領域擁有諸多先進前沿技術,是沖壓仿真軟件的較好選擇。
典型應用:
? 板料重力加載、壓邊圈合模, 深拉伸
? 回彈預測及模面補償
? 修邊和刺破
? 翻邊和包邊
? 液壓成形
? 電磁成形和溫熱成形
? 超塑成形
? 抗凹評估
? 修邊廢料滑出
? 碳纖維零件成形的一步法分析
(a) 增量法 (b) 一步法
增量法與一步法的結果比較
軟件功能:
? 網格自適應
? 先進材料模型(鋁合金和高強鋼)
? 光滑接觸算法(接觸力波動最小化)
? 板料尺寸的一步算法
? 法蘭面展開的反求計算
? 參數化輸入
? 網格粗化
? 非線性應變路徑下基于成形指數的成形性預測
? 碳纖維零件成形后的纖維方向預測
? 基于纖維方向的碳纖維板料初始尺寸預測
(a) 法蘭面展開前 (b) 法蘭面展開后
準確的法蘭面展開反求計算
(a) 壓邊圈合模前 (b) 壓邊圈合模后
汽車地板零件沖壓時壓邊圈合模的隱式算法仿真
基于一步法的纖維方向預測與試驗數據吻合
(由福特汽車公司曾丹博士提供)
重力加載(Gravity Loading)
未變形的板料在重力作用下落到模具表面上,這一過程就是重力加載。在這一過程中,板料的位移很大,但塑性變形很小或者沒有。準確地模擬這一過程對后面的成形性,表面質量,以及回彈計算都有較大的影響。LS-DYNA隱式計算功能夠迅速,準確地預測這一過程。其中,重要的一個控制參是*CONTROL_IMPLICIT_FORMING. 有時,為了得到特定的形狀,需要對平板預先彎曲。*CONTROL_FORMING_PRE_BENDING 就能滿足需要。
沖壓成形 (Deep-Drawing)
這一過程的模擬的目的主要是為了預測可成形性(formability), 并為后續工序提供準確的變形信息。為了提高技術效率,選用的初始網格都比較大,然后根據模具的曲率來細化網格(mesh adaptivity). 對這一過程的模擬,參數選擇非常重要。對模具設計初期,對預測的準確性要求不是太高,這樣可以選用相應的參數,使計算能很短的時間內完成。如果是為了回彈做準備,則要選用另外的參數來保證計算的準確性。在LS-PREPOST 中的EZ-SETUP 為用戶提供了相應的參數。
切邊(Trimming)
板料成形完后,需要將多余的材料切掉。為了滿足不同的切邊過程,LS-DYNA提供了兩種選擇:第一種是沿著一個方向進行剪切,這種方法適用于大部分切邊模;第二種方法中的剪切方向不是固定的,而是隨著板料的法向的改變而改變。剪切完后,在邊界上的有些網格可能會很不規則,從而影響后續的模擬。*CONTROL_CHECK_SHELL 就可以用來修整這些邊界單元。
回彈預測 (Springback Prediction)
上下模分開后,板料的內應力不再平衡,從而導致板料變形。LS-DYNA中的隱式計算功能一開始的主要應用就是為了回彈計算?;貜楊A測的精度很大程度上依賴于成形模擬中的參數選擇,材料模型及參數的選取。經過大量的計算,我們已經得到了一套可靠的參數,從而使用戶能得到準確的回彈預測。另外,LS-DYNA中 有近三百種材料模型,從而能夠滿足不同的用戶需求。經過大量的用戶反饋和文章顯示,LS-DYNA 在回彈計算中一直優于其他軟件。
回彈補償(Springback Compensation)
利用預測結果對回彈進行補償,這將大大地節省時間和模具制造費用?;貜椦a償是一個非線性問題,一次補償很難到位。根據這一特點,LS-DYNA的回彈補償可以進行多步迭代。對于大部分問題往往需要兩到三次迭代才能達到目標。經過補償后,LS-DYNA能自動修改修改模具的表面,以及壓邊圈。有于它的穩定可靠,現在已經被大量應用于模具生產中。
一步法 (One Step Method )
在模具設計之前,一步法可以用來粗略地估計板料的可成形性。同時此種方法可以被用來獲得初始板料尺寸。由于它的簡單和有效,一步法在模具設計中受到相當地重視。LS-DYNA 中 的一步法可以讓用戶有多種選擇,比如選擇拉深筋,壓邊力等。
切邊線的設計(Trimming Curve Development)
在設計切邊模具中,切邊線的設計可能具挑戰性。零件的翻邊,包邊需要展開到模具表面。為了這一需要,LS-DYNA提供了 Un-flanging 的功能。如果得到的初始切邊線不滿意,用戶還可以用*INTERFACE_BLANKSIZE_DEVELOPMENT 來進行迭代,從而得到滿意的切邊線。