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基于Dynaform的汽車翼子板有限元分析

發布于:2023-11-07 19:13
有限元分析

      Dynaform軟件是美國ETA公司和LSTC公司共同推出的主要針對板料成形而專門設計的一款有限元分析軟件,能提供多種單元模型和沖壓材料、模仿多種接觸條件,既可以分析簡單拉延成形,也可以分析復雜的多工步成形等各種沖壓成形過程,最終得到所需應力分布圖、成形極限圖和成型過程動畫等,幫助分析產品和改進模具。Dynaform軟件大大縮短了模具開發周期,降低了產品成本,使產品可靠性得到了極大提高,為模具設計提供穩固的基礎。
      隨著汽車制造技術的快速發展和社會生活水平的進一步提高,人們對汽車的質量、外觀和性能要求越來越高,也就決定汽車產品市場的競爭也越來越激烈。然而,汽車覆蓋件的制造成為汽車生產的重要環節。汽車覆蓋件多數是大型的沖壓件,在設計模具之前對零件進行細致的工藝分析是非常重要的。工藝方案直接影響零件的質量、加工性能和成本,對生產的成敗起著決定性作用。Dynaform軟件能為汽車制造提供可靠的保證。
      Dynaform軟件主要是通過前處理器(Pre-Professor)、求解器(Solver)和后處理器(Post-Processor)三個部分,對輸入板料及模具設定模擬條件,計算求解,再以直觀的圖形輸出分析結果,具體應用步驟如下:
      (1)利用CAD軟件(如UG和Pro/E等)中根據設計好的模具方案,建立板料、凸模和凹模的型面模型以及壓邊圈等模具零件的面模型,保存為IGES、STL或DXF等文件格式,再將模型導入Dynaform軟件。
      (2)利用Dynaform軟件網格劃分功能對板料、凸模、凹模和壓邊圈進行網格劃分,檢查并修正網格缺陷,如單元法矢量、網格邊界和負角等。
      (3)利用Dynaform軟件中的模面工程模塊(DEF模塊)對模型進行壓料面以及工藝補充面的設計。
      (4)建立板料、凸模、凹模和壓邊圈等工具并定義他們的屬性,以及設定相應的工藝參數,調整它們之間的相互位置,觀察凸模和凹模之間的相對運動,確保模具的動作的正確性。
      (5)定好設計參數,啟動LS-DYNA求解。
      (6)利用后處理器讀取結果,并以直觀的圖形和動畫等形式顯示模擬的結果。
      (7)分析模擬結果,找出問題的根源。重新修改工具形狀和運動方式,進一步調整毛坯尺寸和壓邊力的大小,改變工具移動速度和位移等,直至得到滿意的結果。Dynaform軟件在汽車覆蓋面成形過程中的分析流程如圖1所示。
      本文以汽車的翼子板為例,利用Dynaform軟件對拉延成形進行有限元分析,對成形過程進行仿真模擬分析。
      利用UG軟件,建立汽車翼子板實體模型,并保存為IGES格式。圖2為實體模型。
      將IGES格式文件導入Dynaform軟件,以大小為20mm網格對模具和板料網格化劃分,并進行網格檢查和修補,再利用模面工程調整沖壓方向、內部填充、添加工藝補充面等工步,分離出凸模、凹模和壓邊圈。如圖所示。
      汽車翼子板沖壓成形采用單動拉延,凹模以2m/s沖壓速度沖壓,凸模保持靜止,在壓邊圈施加20kN的力。板料采用DQSK(36),厚度為0.7mm,板料屬性參數采用以下數據:材料密度7850kg/m3,彈性模量2.07E5MPa,泊松比0.28,屈服強度403.8MPa。


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