Abaqus厚壁管材擠壓仿真案例講解

大家好 今天呢 我們再講一個這個大變形的這麼一個案例 還是要用到這個AOE 其實這個我通過做幾個案例呢 就會發現在這個大變形過程中AOE 是非常重要的 如果剛開始有些案例呢 我是在自己做的過程中 沒有用AOE會發現這個接着就會報錯 因爲這個網格的積怨 如果我採用了AOE呢 就會可以計算比較順利 甚至可以得到最終想要的一個結果 那今天我們就繼續來講這個AOE的一個大變形案例 那首先呢 我們創建了三個parts 三個部件 一個是這個就是材料啊 我們這個呢 是一個管幣擠壓的這麼一個案例 就是通過後材料 通過這個模具和壓頭的一個作用下 將這個管幣擠到一個預定的一個厚度 然後這個是材料 這個是呢 模具 然後原先材料的厚度是這麼厚 然後擠完成型之後呢 它的厚度是下面的一個厚度 然後呢 這個是壓頭 創建這三個部件 具體呢 我就不再去具體解釋這個模型怎麼建的 包括這個它的尺寸 因爲這個大家都可以在自己的 這個研究領域呢 可以創建一個相對準確的這麼一個模型 創建完這三個模型之後呢 因爲壓頭是離散鋼體 所以說我們一定要創建完之後呢 要在上面創建一個reference point 參考點 這樣呢 我們在給這個壓頭進行一個運動的過程中呢 可以施加到這個參考點上 這是我們也看一下就是我們所創建的三個part 一個是材料 一個是這個模具 一個是壓頭 所以說我們看到它的 這個模型的空間的都是周對稱 然後呢 只有材料是一個可變形體 其他的這兩個都是離散鋼體 就是我們在創建這個的過程中 我們選擇的是這樣這樣的一個空間 然後選擇我選擇這個周對稱 那材料選擇deform 然後如果是那個模具和壓頭就可以選擇離散鋼體 這樣呢 我們在複製材料的過程中 對於這個模具和離散鋼體呢 就不需要去複製材料屬性 簡化了這個房間的過程 創建完之後呢 就回到了材料屬性 這樣呢 我們就可以只創建我們這個 要這個關鍵材料的一個屬性 創建完之後呢 我們比較簡單 只複製了它的一個密度彈性摩亮和這個塑形參數 塑形參數呢 用的是一個DC本構 完之後呢 我們就可以回到這個地方創建截面屬性 對吧 這個都很簡單 然後創建完截面屬性呢 就把截面屬性複製到我們這個材料 這個工件材料模型上來就可以了 然後就到了第三個模塊 也就是 組裝,組裝完之後也比較簡單 基本上在這裏面就平移一下就可以了 他們之間的距離 比如說我在壓之前 這個壓頭呢 是跟這個工件的上表面是沒有接觸的 這個是這樣正好在齊平的一個狀態 創建完之後 我們就到了STEP 我們創建是顯示 動力學分析 然後呢 時間設置的是0.4秒 推線性計算是打開的 然後呢 採用了一個質量放大 這樣呢 會模型運行的過程中呢 會計算會快一點 計算會快 創建完STEP之後 有一個Other 這就是我們如果要用ALE來實現大變形的一個計算 防止它網格即便報錯 就開始用ALE選擇ALE Adaptive Mesh Controls 到這個地方 能有個ADA 對吧 之後呢 我就是這麼設置 就是這麼設置 然後就到了相互作用 Reaction這裏面呢 首先要創建一個 接觸的一個屬性 相互作用的屬性 我只創建了一個在切向方向上的一個摩擦係數 0.2 然後呢 我們可以分析的就是這個壓頭跟弓箭 它表面要有一個接觸 然後呢 模具的內表面要跟這個弓箭有一個接觸 我們可以看一下 這個是一個 壓頭跟弓箭有一個接觸 我們選擇的是壓頭是First Surface 然後這個弓箭表面是Second Surface 創建完之後 就到了第二個 我們選擇的是 同樣選擇的是 這個Dye也就是模具 是First Surface 同樣這個弓箭的表面是一個Second Surface 創建完選擇材料屬性就可以了 去到Load的模塊 也比較簡單 我們來看一下 一個是我們對這個 這個Dye就是這一個 在這邊創建一個Reference Point 然後呢 我對它不讓它沿着X方向 Y方向 以及沿着Z方向移動和旋轉 第二個呢 我是施加了什麼 施加的一個速度 那就是施加到這個壓頭上 我們可以看到這個參考點是宏亮顯示 然後它呢 在剛開始有一個向下的速度 設定成速度 然後什麼時候有這個 相當於是約束的 然後在什麼時候開始運動呢 也就是到了Step 1當中 到了開始到了Step 1當中 我們就開始運動 沿着X方向是不能動的 只能沿着Y方向的這個地方對吧 就是我們沿着Y方向 這個方向可以動 然後就是-200毫米每秒 也不能轉動 再看一下 我們要設置一個軸對稱對吧 然後因爲我這個模型呢 模型呢 是爲了簡便起見 所以說軸對稱 當時呢 你創建完之後呢 其實可以進行一個Mirror 然後就可以劃出一個更完整的一個 這個 模型 然後呢 我們選擇了這條邊 對吧 然後選的是沿着X軸對稱 也就是U1 U2 U3等於0 這個 它的一個軸對稱 這樣 約束完之後 其他的就沒有約束了 然後就到了網格的劃分也比較簡單 我們這個呢 就是劃分的單元比較小 這個呢 我是通過在不同的條件下 壓頭壓這個關鍵材料 會發現這個網格 它的形狀對這個仿真結果 能否順利的計算出來是影響非常大的 比如說我現在大家看到的 它的一個網格的類型呢 像是一個比較標準的一個正方形 但是有些情況下 你可能要把它調成一些長方形 比如說這個在高度方向是 它是長邊 然後寬度方向是窄邊 或者是它在寬度方向上的邊要長 高度方向上的是要窄 所以說這個如果大家在 採用A2E進行大變形的仿真過程 也可以如果出現了變形 然後你的材料屬性摩擦都沒有問題的 你就考慮是不是網格的劃分的形狀 導致了它的一個變形 曾經這個地方呢 我曾經做過多次的調試 纔在這個你給定的參數下 就可以獲得一個結果 所以說這個網格我發現在這個大變形過程中 你利用A2E 它是扮演一個比較重要的角色的 甚至可能剛開始你劃分這樣是沒有問題的 但是你跑這個壓壓壓壓到一半還沒壓完呢 它就報錯了 所以說你覺得哎 這個到底是什麼的問題呢 它明顯也可以跑 但是爲什麼不能完整的跑到結束呢 因爲它在運動的過程中呢 其實網格會發生畸變 到尤其是在一個完整的過程中 比如說到了這啊 這個網格就會發生一個變形 對吧 就會一個自適應性的一個調節 然後它就會網格就會發生變形 如果雖然你覺得網格運動一半沒有問題 但是到了這 大變形的前提下就可能會發生報錯 所以說這個地方是可以給大家做一個提醒 就是說你覺得所有東西都錯的前提下 反正它就是跑不完啊 或者是跑了一半 或者跑了一大半 然後你整個設定的時間沒運行完就報錯了 就可以考慮網格調整 或者是長方形的水平放置的長方形 或者是立的的長方形 或者是這個正方形考慮一下 當然還要控制下它的一個長方比 這個就比較簡單了 然後呢 你像這個die和這個punch都比較簡單 你劃分上就可以了 這種類型的就比較簡單 因爲你設的是鋼鐵 所以說它的單元類型就只有這一個 13鋼鐵單元 只有是AZ21 這個AZ21這種材料 它的單元類型就是CDF42 這是爲什麼我們採用的是軸對稱 我們建模型的過程中採用的軸對稱 所以說我們這個地方選擇它 然後看完之後呢 我們就可以到Job 對吧 然後就可以提交房間了 我們直接看一下我們已經跑完的一個結果就可以了 這是沒運行之前的 你會發現它是報錯的 對吧 這就是我剛開始在運行的過程當中 剛開始是沒有任何問題的 向下走 走網根也會發生變形 對吧 再走 到了這兒 你發現出現了一個什麼 出現了一個單元 發生了一個非常尖銳的一個現象 這跟我們在切削房間過程中 你的刀具和切削切完之後呢 它那個切削的一個刀尖 那個尖端呢 會越來越尖 這個地方呢 當時有幾種解決辦法 這樣可以往下去搜一下 那我們看一下另一個 350這個 也發生了報錯 對吧 我們看一下這個網格單元 我在沒有進行 這個 沒有進行這個運動之前呢 我們發現它的什麼水平放置的長方形 對吧 向下走走走 到這兒也出現了一個尖端的一個現象 也就是到這兒 你會發現這個它變形越來越大 自然而然就會出現 報錯這麼一個現象 對吧 那我們看到這兩個結果 我們雖然是 我們可以看到這兩個網格的劃分 一個是豎直形的 一個是豎直的長方形 一個是水平的長方形 所以說都沒有出現一個我們想要的結果 那我們再看一下我後來調整的一個 我是這樣調整的 就把這兩個就進行了調整 和它的比例 那麼就可以先看到 這個結果就可以達到我們一種想要的結果 就可以達到我們一種想要的結果 就是我們可以看一下它這個運動的一個效果 這樣看一下 我們看一下這個網格吧 這樣 然後呢 隨着這個網格下 剛開始的網格 這個地方發生摩擦之後 網格就會發生了變化 對吧 原先比較寬 然後現在比較密集 然後一直變變變對吧 感覺是超級變變變的感覺 然後到了這兒 這個地方的網格發生了一個非常大的變化 也就是網格原來由一個長方形變成了一個非常小的正方形 然後開始從這個我們想設定的後組地方進行一個流出 我們發現此時的尖端就沒有再出現那種一個單元 發生一個非常尖銳的凸刺的這種形狀 然後這樣呢 我們繼續向下壓 繼續向下壓的過程中 我們發現這個設置的背後呢 就沒有發生這個大的變形 你看它的單元呢 非常的標準 是一個豎直的長方形 沒有任何問題 對吧 裏面的硬件場面可以看得非常的清楚 你看到了這個地方 也就是這個咽喉區網格是怎麼變化的 由原先水平的長方形 到了這兒就成爲一個豎直的長方形 並且沒有發生 不錯 到這兒 然後我們可以看一下這個硬變 這硬變數值比較大 達到了988最大的硬變 可以把這個數值調節一下 我們指定100吧 我們就會發現 這個靠近這個模具的位置呢 它的硬變其實是非常大的 這個部分的硬變 你看到了這兒 材料發生了非常大的一個硬變 輸出來之後 因爲它是這個地方呢 是與這個地方 這個模具發生了一個劇烈的摩擦 再回到原始幀呢 我們就可以看到它 看不到那麼明顯 對吧 實際上它的梯度變化是非常劇烈 所以說呢 這個雖然我們也採用AOE 並不是說我一採用AOE之後 就可以完全的讓這個大變形呢 很順利的進場下去 它與你在保證材料水平 沒有太大問題的前提下 你的網格的變化 對於你想獲得一個你想要的結果 其實是非常重要的 來看一下 內部的一個硬件的一個變化 用原先比較厚的材料 通過管壁擠壓 通過模具擠壓 就會形成一個管壁非常薄的這麼一個空間 可以看到我們採用了這個鏡像 Mirror 我們沿着的是YZ 就可以看到是這樣的一個形狀 當然我們也可以 我們用手 我們就可以看到一個三維擠壓的一個效果 可以把這個外側的 壓頭 刪掉 看一下 把外側的也刪掉 此時的我們再去播放它的一個壓縮效果 可以看出 相當於是我們用一個二維模型 實現了一個三維的這麼一個最終的一個展示效果 是非常可以的 管壁是吧 上面的管壁是這麼厚的 然後到了下面的管壁是這麼薄的 反正這個你看它有棱有角 是因爲你這個地方在調整的過程中輸入了十塊 如果我輸入成36塊 你會發現它會變得非常圓滑 這個地方就變得非常圓滑 這個管壁 這就是一個厚板材厚管材實現了一個薄管材的擠壓成型 還是 還是不錯的 實現這個擠壓 關於這個利用AOE實現這種大變形 大變形成型的這個案例呢 我們就講到這 我們下個案例 好 再見