Abaqus钣金冲压成型例题讲解I说课讲解Word下载.docx

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图1

三、建立模型

3.1创建成型模具－阳模

1、首先运行ABAQUS/CAE，在出现的对话框内选择CreateModelDatabase。

2、在主菜单model中命名新建模型为Formingexample，并保存文件为examle_forming.cae。

3、从Module列表中选择Part，进入Part模块。

4、选择Part→Create来创建一个新的零件。

在提示区域会出现这样一个信息。

5、CAE弹出一个如图5的对话框。

将这个零件命名为punch，确认ModelingSpace、Type和BaseFeature的选项如下图。

输入300作为Approximatesize的值。

点击Continue。

ABAQUS/CAE初始化草图，并显示格子。

6、在左侧工具条上点击，在提示栏中依次输入下表的坐标点，采用图标连接1和2点、6和7点，采用

连接图中2、3、4点和4、5、6点。

曲线不用闭合。

点击按钮Done，在弹出的对话框中输入拉伸长度为296，创建拉伸壳，如图6所示。

7、在工具条选择Tools→Datum…，在弹出的对话框中选择Type:

Plane，Method:

3points，点击OK。

依次选择不在同一直线上的三个点，如下图7所示，如果想修改点的选择，可以在第三个点选中之前点击提示栏的箭头，

1

2

3

图7

图8

回退到上一步继续选择。

创建的参考平面如下图8所示。

8、在主菜单上选择Shape→Shell→Revolve。

在提示栏下拉菜单选择verticalandontheright，然后选择上图右所创建的上部的垂直线段，进入平面绘图视图。

9、采用图标和连接图中各点（如步骤6所述顺序），曲线不用闭合。

10、在主菜单上选择Add→Construction→Verticle，通过曲线最左边线段上的任何一点点击鼠标左键，然后点击提示栏上的Done按钮。

在弹出的对话框中默认角度为90度，点击OK完成操作。

形成的图形如图9所示。

如果旋转方向跟默认的方向不同，可以通过

图9

点击Flip按钮改变该方向。

11、保存文件。

3.2创建成型模具－阴模

阴模为一个刚性壳体。

下面我们通过先生成一个变形实体，然后由ABAQUS/CAE的实体直接生成壳体，然后再赋予它刚体属性来完成阴模的创建。

1、选择Part→Create创建新零件。

2、在弹出的对话框中输入名字：

dieoriginal，选择3D、Deformable、Solid、Extrusion。

输入1000作为Approximatesize的值。

3、在左侧工具条上点击，以（-180,-10），（180,10）为顶点画出一个矩形，可以通过在提示栏中依次输入坐标点，也可以用鼠标直接在视图中点击完成，确定拉伸长度为660，创建拉伸实体，如图10所示。

4、同步骤1、2、3操作，生成一个296×

185.5×

20的变形体实体零件diecut，在此基础上以185.5×

20的表面为基准面生成一个旋转实体，步骤类似于生成punch零件时的第9、10步。

生成的实体如图11所示。

图10

图11

5、进入Assembly模块，从主菜单中选择Instance→Create，在CreateInstance对话框中选择dieoriginal和diecut，并选中Auto-offsetfromotherinstances，点击OK。

如图所示。

6、从主菜单中，选择Instance→Translate，选中零件diecut，提示栏区域会提示选择平移的起始点，点击平板壳的左上角的顶点，然后再点击零件die的左上角顶点（如图13所示的①和②），得到的结果如图14所示。

7、从主菜单中，选择Instance→Merge/cut，输入die作为生成的新零件，选择Cutgeometry，并选中Suppressoriginalinstances，点击Continue…按钮。

在视图中，选择dieoriginal零件作为被切割零件，选择diecut作为切割零件，点击Done。

完成后的图形如图15所示。

8、进入Part模块，对die零件的切割边进行倒角操作。

从主菜单中选择选择Shape→Bland→Round/Fillet，选择如图16所示的两条边，输入圆角半径15，回车。

9、从主菜单中选择Shape→Shell→FromSolid，在视图区点击die零件的任何一部分，点击快捷区的Done按钮。

从主菜单中选择Shape→Shell→RemoveFace，只保留如图19所示的五个表面，将其余表面全部删除。

10、保存文件。

ABAQUS/CAE对非变形体不能进行Merge/cut操作，因此，我们首先生成一个变形实体，在后续的Interaction模块中，我们可以通过赋予变形体以刚体属性来完成刚性die零件的创建。

3.3创建压边条模型－holder

holderoriginal，选择3D、Deformable、Shell、Extrusion。

3、在左侧工具条上点击，以（-180,0），（180,0）为端点画出一条线段，可以通过在提示栏中依次输入坐标点，也可以用鼠标直接在视图中点击完成，确定拉伸长度为660，创建拉伸壳，如图20所示。

185.5的变形体壳体零件holdercut，在此基础上以长为185.5单位的短边为基准生成一个旋转壳，步骤类似于生成punch零件时的第9、10步。

生成的壳如图21所示。

5、参考生成die零件的第5、6、7步完成holder零件的建模。

6、进入Part模块，在主菜单中，选择Shape→Shell→Extrude，选择holder壳面，在快捷区选择horizontalandonthetop，如图所示。

连接下图中的多边形区域内的线段和圆弧，点击Done。

在弹出的对话框中输入拉伸深度为40，点击OK。

7、对拉伸处的边生成半径为1的倒角，最终的holder模型如图24所示，保存文件。

图24

3.4生成平板模型－blank

1、从主菜单中选择Part→Create来创建冲压平板。

blank，选择3D、Deformable、Shell、Extrusion。

3、采用图标创建一条线段，两个端点的坐标分别为（-180，0）、（180，0）。

点击Done按钮，在弹出的对话框的拉伸深度中填入660，点击OK。

保存文件。

3.4创建材料

１、进入Property模块，在主菜单中选择Material→Create来创建一个新的材料。

２、在EditMaterial对话框，命名这个材料为Steel，选择Mechanical→Density，在密度栏中输入7.85E-9；

选择Mechanical→Elasticity→Elastic，在杨氏模量中输入210000，输入0.31作为泊松比；

选择Mechanical→Plasticity→Plastic，在Data栏中对应位置输入下表中的数据。

击OK，退出材料编辑。

Truestress（MPa）

图26

Logplasticstrain

91

0.0

131

0.159⨯10-2

171

0.649⨯10-2

211

0.177⨯10-1

251

0.395⨯10-1

291

0.776⨯10-1

331

0.139

391

0.295

3、从主菜单中选择Section→Create，在CreateSection对话框中定义这个区域为SteelSec，在Category选项中接受Shell作为默认的选择，在Type选项中接受Homogeneous作为默认的选择，点击Continue。

4、在出现的EditSection对话框中选择Steel作为材料，输入1.2作为Planestress/strainthickness，并点击OK。

5、在Part中选择blank，从主菜单中选择Assign→Section，选择整个Part，ABAQUS将会把你选择的区域高亮化，在对话栏点击Done，在出现的AssignSection对话框中点击OK。

6、保存文件。

3.5零件组装

1、进入Assembly模块，从主菜单中选择Instance→Create，在CreateInstance对话框中选中零件：

blank、die、holder、punch，并选中Auto-offsetfromotherinstances，点击OK，如图27所示。

①

②④

③

⑤

⑥

图28

2、从主菜单中，选择Instance→Translate，选中零件die，提示栏区域会提示选择平移的起始点，点击它的左下角的顶点④，然后再点击零件blank的左下角顶点①（如图28所示），点击OK。

3、同理，移动零件holder和punch，顶点⑤和②、⑥和③分别为holder、punch移动的起点和终点。

得到的组合图如图29所示。

图29

4、上述的操作步骤使得punch和blank之间、blank和holder之间、blank和die之间为无间隙接触，考虑到blank零件有1.2单位的厚度，因此实际上这些表面都是过盈接触。

如果保持这种状态不变，在进行分析的时候，ABAQUS会对相应的接触面自动进行位移调整，从而产生初始应变，但却没有初始应力，这是不合理的。

因此，在装配时需要调整各零件在总体坐标系的2-方向上的相对位置。

我们以blank为基准调整其它零件的位置。

5、从主菜单中，选择Instance→Translate，选中零件die，提示栏区域会提示选择平移的起始点，提示栏右端的文本框内有一组坐标，它的含义是平移矢量的起始点坐标，默认为（0.0,0.0,0.0）。

回车接受这个默认值，提示栏区域会提示选择平移的终点，输入（0.0,-0.6,0.0），回车，点击OK完成移动。

6、重复上步操作，将punch和holder零件沿2-方向平移0.6单位（沿2正方向移动）。

7、保存文件。

3.6定义分析步

1、进入Step模块，从主菜单中选择Step→Create，命名这个分析步为FormingStep，接受默认的Proceduretype，选择Dynamic，Explicit，点击Continue。

在出现的EditStep对话框中，在Timeperiod栏中输入0.1，接受其它默认选择，并点击OK，创建一个分析步。

2、从主菜单中，选择View→AssemblyDisplayOptions…，弹出如图30所示的对话框，选择Instance功能页，点击Visible的选择框，保证只有blank-1被选中，点击OK。

图30

3、在主菜单选择Tools→Set→Create，命名将要生成的节点集为blank，在视图中用鼠标拉出一个矩形，确定将blank零件的顶点和边全部选中，点击提示栏区的Done按钮。

重复创建节点集的过程，将下图所示的两条边分别创建为xblank和zblank节点集。

zblank

xblank

punchRP

holderRP

dieRP

图31

图32

4、同理将其它三个零件均创建为节点集，分别命名die、holder、punch。

5、在AssemblyDisplayOptions…对话框中将四个零件全选中，点击OK。

6、从主菜单中，选择Tools→ReferencePoint…，分别选择如图所示的点为参考点，分别命名为：

punchRP、holderRP、dieRP。

7、从主菜单中，选择Output→FieldOutputRequests→Create…，在出现的对话框中输入名字：

thickness，点击Continue…，在EditFieldOutputRequest中设置如图33所示。

8、保存文件。

3.7定义表面和相互作用

1、进入Interaction模块，选择Interaction→Property→Create，在CreatInteractionProperty对话框中输入名字：

Fric，并点击Continue，点击Mechanical，点击TangentialBehavior，在Frictionformulation下拉菜单中选择Penalty，在FrictionCoeff处输入0.1，接受其它的默认选择，最后点击OK。

2、从主菜单中选择Interaction→Create，输入名字：

contact，默认step为Initial，TypesforSelectedStep选Generalcontact（Explicit）。

点击Continue，接受所有默认选择，点击Ok。

图34

3、从主菜单中选择Constraint→Create，输入名字die，选择Rigidbody，点击Continue，出现图34所示的对话框。

选择Body（elements），点击Edit…按钮，在提示栏中点击Sets…按钮，选择节点集die，在EditConstraint对话框中点击ReferencePoint栏的Edit…按钮，选择dieRP参考点。

点击Ok。

4、类似第3步，继续定义刚体punch和holder，对应节点集分别为punch和holder，对应参考点分别为punchRP和holderRP。

5、保存文件。

3.8定义边界条件

1、进入Load模块，从主菜单中选择BC→Manager，在BoundaryConditionManager中点击Create，在出现的CreateBoundaryCondition对话框中，命名这个边界条件为dieBC，接受默认的选择，点击Continue，在出现的RegionSelection对话框中选择参考点dieRP，点击提示栏中的Done按钮，在出现的EditBoundaryConditions对话框中选中ENCASTRE，点击OK。

2、在BoundaryConditionManager中点击Create，命名这个边界条件为xblank，接受默认的选择，点击Continue，在出现的RegionSelection对话框中选择节点集xblank，点击Done，在EditBoundaryConditions对话框中选中如图35所示选项，点击OK。

3、在BoundaryConditionManager中点击Create，命名这个边界条件为zblank，接受默认的选择，点击Continue，在出现的RegionSelection对话框中选择节点集zblank，点击Done，在EditBoundaryConditions对话框中选中如图36所示选项，点击OK。

done

4、在BoundaryConditionManager中点击Create，命名这个边界条件为punchBC，选择Type为Displacement/Rotation，点击Continue，在出现的RegionSelection对话框中选择参考点punchRP，点击Done，选中所有的选项点击OK。

重复该步骤，定义边界条件holderBC，约束holderRP点的全部自由度。

5、在主菜单中选择Tools→Amplitude→Create，选择Smoothstep然后点击按钮Continue…，输入如图37对话框中的数值，点击Ok按钮完成操作。

6、在BoundaryConditionManager中，选中下图所示，点击Edit，在U2中输入-191.3，在Amplitude栏中选择Amp-1，点击OK，可以注意到，在FormingStep步，punchBC的状态变为Modified。

7、在主菜单中选择Load→Create，在弹出的对话框中名字栏输入Pressure，Step栏中选择FormingStep，Category栏接受默认的Mechanical选择，TypesforSelectedStep栏中选择Concentratedforce，点击Continue…按钮，在视图区选择holderRP，点击Done按钮，在EditLoad对话框中输入CF2的大小：

-1.5E5，点击OK。

8、保存文件

图38

3.9划分网格

1、从主菜单选择Mesh→Controls，选中所有的零件，点击Done，在对话框内接受默认的选项，如图39所示，ElementShape栏选择Structured选项，点击OK。

2、从主菜单选择Seed→Instance，选中除了blank以为的所有零件，点击提示栏区的Done按钮。

在弹出的对话框中输入20作为网格点的间距，如下图所示。

选中Curvaturecontrol选项，输入0.01作为Deviationfactor的大小。

点击OK。

图40

3、从主菜单选择Seed→Instance，选中blank零件，点击Done，在出现的对话框的globalsize输入区输入12，点击OK。

4、从主菜单选择Mesh→Instance，选中所有部分，点击Done。

5、CAE将为所有零件均划分网格模型，如图41所示。

图41

3.10进行分析，并可视化结果

1、进入Job模块，从主菜单选择Job→Create，命名其为forming，点击Continue，其它接受默认选择，点击OK。

2、从主菜单选择Job→Manager，在JobManager中点击Submit提交任务，点击Monitor来观察分析的进程。

3、分析结束后，点击Results，对结果进行可视化。

4、点击工具栏的PlotDeformedShape按钮，显示结构变形结果。

5、从主菜单选择Plot→Contours，显示云图，通过主菜单的Result→FieldOutput，可以改变等高线所代表的变量。

6、从主菜单选择Animate→TimeHistory，可以观看CAE制作的动画过程。

7、从主菜单选择Result→HistoryOutput，可以选取你想要绘制的X-Y曲线。

图a所示为整个过程中内能和动能的变化曲线。

图b给出了成型后金属板的厚度分布云图。

图c给出了与厚度变化最大处的单元相关的四个节点处的厚度在时间域内的变化曲线。

图d给出了整个模拟过程中金属板的厚度随变形的变化情况。

图a

图c

图d整个模拟过程中金属板的厚度随变形的变化情况