基于ALE法的DEFORM旋压数值模拟.pdfVIP

文章来源：安世亚太官方订阅号（有哪些信誉好的足球投注网站：peraglobal） 简介 金属旋压是一种复杂的金属塑形变形过程，广泛应用于航空、航天、 军工等金属精密加工技术领域。旋压主要分为普通旋压和强力旋压， 其中强力旋压使初始坯料厚度发生改变，变形过程较复杂。目前旋压 工艺的研究大部分仍采用传统的试验方法研究，对旋压的过程控制依 赖于经验值，生产过程中一旦产生缺陷，原因也不能很好地解释。而 在数值模拟仿真技术和软件成熟的今天，应当快速采用计算机数值模 拟的方法对其进行了研究，对不同工艺参数下的强力旋压过程进行了 模拟，获得了成形角、减薄率、进给比等工艺参数对等效应力和旋压 力的影响规律，为旋压工艺参数的选择和优化提供了依据。 旋压过程是点接触并接触位置不断发生变化，在模拟计算时边界接触 条件高度非线性，使得旋压成形机理较复杂，旋压工件各点的应力、 应变分布很不均匀。因此大部分金属成形仿真软件对于旋压模拟都比 较费力，设置过程复杂，计算速度慢，导致计算结果很难与实际保持 一致，需要多次调试模拟设置，这些困难阻碍了数值模拟与旋压工艺 的结合使用。对于旋压过程模拟，多年来 SFTC 公司对旋压模拟在 DEFORM 通用模块应用实践基础上总结经验，不断研发改进，在 DEFORM 软件必威体育精装版版本 v11.2 中正式推出了专业旋压模拟向导式模 块 Flow Forming，将复杂的旋压有限元设置内部优化处理，工艺研 发人员只需按照向导界面提示，导入实际几何模型和工艺参数，即可 完成模拟，整个设置过程犹如高级仿真专家指导一般，实现了旋压模 拟的高效、高精度仿真计算。 技术特点 1、向导式工艺设置界面 Flow Forming 旋压工艺仿真是 DEFORM 必威体育精装版推出的向导式模块， 该模块面向专业的旋压工艺技术人员，无需学习复杂的有限元理论和 DEFORM 软件的基础操作设置，只需按照界面提示，输入几何模型、 运动参数、选择材料即可完成模拟设置。其余高级设置均自动生成或 有推荐值填入。 设置流程树 物体定义 几何模型创建时，旋压的工件和模具几何均为轴对称物体，一般画图 建模都是先创建二维几何，再绕对称轴旋转成三维模型。而 Flow Forming 旋压模块只需要工件和模具的 2D 几何截面，因此用户可以 在软件中参数化建模或外部导入 2D 几何，物体之间位置关系在向导 模块中能够自动定位对齐，省去了大量的建模工作。 自动定位功能 对于运动设置，SFTC 公司综合旋压过程的运动特点，对运动输入界 面做了精简改动，只包含了旋压才会出现的运动形式，一个平移运动 和一个旋转运动，简化掉许多无关的功能界面，避免给用户造成设置 干扰，又能够实现旋压需要的所有运动定义。材料库保留了 DEFORM 所有的材料数据，也可用户自定义各类复杂材料参数，其参数的全面 性这里不再赘述，感兴趣的用户可查看其它 DEFORM 文章或与我们 联系。 模具运动设置界面 其余的模拟设置 Flow Forming 旋压模块都会帮助用户快速完成，包 括接触定义、步长、停止条件、算法选择等都有快速选择界面或推荐 值，等使工艺人员将全部的精力投入到可变工艺参数的制定上，全心 研究旋压成形规律，优化工艺参数。 2、ALE 法与旋压的完美结合 DEFORM 软件的 Flow Forming 旋压模块采用的是ALE 任意拉格朗 日欧拉算法。Lagrange 法是网格节点与物质点保持一致运动，因此 在描述运动边界或者运动界面时非常方便；而 Euler 法网格节点固定 在空间，不随物体质点流动，因此在描述大变形时没有纠缠问题，缺 点是处理对流效应比较困难，也无法精确确定运动边界。ALE 法是融 合了 Euler 法和 Lagrange 法各自的优点，使网格在整个分析过程中 保持一种比较良好的状态，不会出现巨大的扭曲与变形，在保证精度 的前提下提高了旋压计算效率。 Flow Forming 旋压模块灵活应用了 ALE 法，具体如下图所示，通过 向导模块自动生成的工件和旋压轮，对接触部位的网格和几何线条在 旋转方向上自动局部加密，提高接触部分的计算精度。由于旋压过程 中工件和旋压轮不断发生旋转，相互接触位置也在不断变化，ALE 法 正好能够克服了网格需要不断重划分的缺点，又能够保证旋压状态下 工件边界形状的变化。