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基于Dynaform的汽车翼子板有限元分析

发布于:2023-11-07 19:13
有限元分析

      Dynaform软件是美国ETA公司和LSTC公司共同推出的主要针对板料成形而专门设计的一款有限元分析软件,能提供多种单元模型和冲压材料、模仿多种接触条件,既可以分析简单拉延成形,也可以分析复杂的多工步成形等各种冲压成形过程,最终得到所需应力分布图、成形极限图和成型过程动画等,帮助分析产品和改进模具。Dynaform软件大大缩短了模具开发周期,降低了产品成本,使产品可靠性得到了极大提高,为模具设计提供稳固的基础。
      随着汽车制造技术的快速发展和社会生活水平的进一步提高,人们对汽车的质量、外观和性能要求越来越高,也就决定汽车产品市场的竞争也越来越激烈。然而,汽车覆盖件的制造成为汽车生产的重要环节。汽车覆盖件多数是大型的冲压件,在设计模具之前对零件进行细致的工艺分析是非常重要的。工艺方案直接影响零件的质量、加工性能和成本,对生产的成败起着决定性作用。Dynaform软件能为汽车制造提供可靠的保证。
      Dynaform软件主要是通过前处理器(Pre-Professor)、求解器(Solver)和后处理器(Post-Processor)三个部分,对输入板料及模具设定模拟条件,计算求解,再以直观的图形输出分析结果,具体应用步骤如下:
      (1)利用CAD软件(如UG和Pro/E等)中根据设计好的模具方案,建立板料、凸模和凹模的型面模型以及压边圈等模具零件的面模型,保存为IGES、STL或DXF等文件格式,再将模型导入Dynaform软件。
      (2)利用Dynaform软件网格划分功能对板料、凸模、凹模和压边圈进行网格划分,检查并修正网格缺陷,如单元法矢量、网格边界和负角等。
      (3)利用Dynaform软件中的模面工程模块(DEF模块)对模型进行压料面以及工艺补充面的设计。
      (4)建立板料、凸模、凹模和压边圈等工具并定义他们的属性,以及设定相应的工艺参数,调整它们之间的相互位置,观察凸模和凹模之间的相对运动,确保模具的动作的正确性。
      (5)定好设计参数,启动LS-DYNA求解。
      (6)利用后处理器读取结果,并以直观的图形和动画等形式显示模拟的结果。
      (7)分析模拟结果,找出问题的根源。重新修改工具形状和运动方式,进一步调整毛坯尺寸和压边力的大小,改变工具移动速度和位移等,直至得到满意的结果。Dynaform软件在汽车覆盖面成形过程中的分析流程如图1所示。
      本文以汽车的翼子板为例,利用Dynaform软件对拉延成形进行有限元分析,对成形过程进行仿真模拟分析。
      利用UG软件,建立汽车翼子板实体模型,并保存为IGES格式。图2为实体模型。
      将IGES格式文件导入Dynaform软件,以大小为20mm网格对模具和板料网格化划分,并进行网格检查和修补,再利用模面工程调整冲压方向、内部填充、添加工艺补充面等工步,分离出凸模、凹模和压边圈。如图所示。
      汽车翼子板冲压成形采用单动拉延,凹模以2m/s冲压速度冲压,凸模保持静止,在压边圈施加20kN的力。板料采用DQSK(36),厚度为0.7mm,板料属性参数采用以下数据:材料密度7850kg/m3,弹性模量2.07E5MPa,泊松比0.28,屈服强度403.8MPa。


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