應(yīng)用Dynaform模擬沖壓成形過程基礎(chǔ)

應(yīng)用Dynaform模擬板料成形過程ContentsDynaform軟件簡介前處理(Pre-process)求解器(LS-DYNA)結(jié)果后處理(Post-Process)練習(xí):WK3:S-RailStampingSimulation(ReferTrainingManual)WK#1:GeometryBuild;ToolMeshandBlankMeshWK#2:ToolandblankMeshBuild/Repaireta/Dynaform簡介ETA公司EngineeringTechnologyAssociates,Inc.

成立于1983年，公司總部位于美國Detroit，專門從事汽車領(lǐng)域CAE軟件開發(fā)、工程咨詢及技術(shù)轉(zhuǎn)移，在覆蓋件沖壓成形、汽車碰撞、乘員安全性、耐久性、操作性、噪聲與噪音(NVH)及虛擬路面測試(VPG)等領(lǐng)域具有雄厚的實(shí)力，客戶遍及全球，其中美國的三大汽車公司是其最大的客戶。

eta/DYNAFORM是由美國ETA公司和LSTC公司聯(lián)合開發(fā)的用于板成形模擬的專用軟件包，可以幫助模具設(shè)計人員顯著減少模具開發(fā)設(shè)計時間及試模周期，不但具有良好的易用性，而且包括大量的智能化自動工具，可方便地求解各類板成形問題。DYNAFORM可以預(yù)測成形過程中板料的裂紋、起皺、減薄、劃痕、回彈，評估板料的成形性能，從而為板成形工藝及模具設(shè)計提供幫助；DYNAFORM專門用于工藝及模具設(shè)計涉及的復(fù)雜板成形問題；DYNAFORM包括板成形分析所需的與CAD軟件的接口、前后處理、分析求解等所有功能。目前，ETADYNAFORM已在世界各大汽車、航空、鋼鐵公司，以及眾多的大學(xué)和科研單位得到了廣泛的應(yīng)用，自進(jìn)入中國以來，DYNAFORM已在長安汽車、南京汽車、上海寶鋼、中國一汽、五菱汽車公司、天津汽車模具等知名企業(yè)得到成功應(yīng)用。主要特色集成化操作環(huán)境，無須數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

完備的前后處理功能，實(shí)現(xiàn)無文本編輯操作，所有操作在同一界面下進(jìn)行。求解器

采用業(yè)界著名、功能最強(qiáng)的LS-DYNA，是動態(tài)非線性顯式分析技術(shù)的創(chuàng)始和領(lǐng)導(dǎo)者，解決最復(fù)雜的金屬成形問題。工藝化的分析過程囊括影響沖壓工藝的60余個因素以DFE為代表的多種工藝分析模塊友好的工藝風(fēng)格界面，易學(xué)易用固化豐富的實(shí)際工程經(jīng)驗二次開發(fā)傳統(tǒng)的模具設(shè)計方法依賴于經(jīng)驗及“試錯法”：設(shè)計→試?！弈＿@類經(jīng)驗的積累需要幾年至十幾年，以時間、金錢為代價；并且不斷重復(fù)模具開發(fā)的周期長，成本高模具及工藝只是“可行”的，而非“優(yōu)化”的市場需求的變化會使原來的經(jīng)驗失去作用市場經(jīng)濟(jì)使得傳統(tǒng)的設(shè)計方法逐步喪失競爭力汽車覆蓋件CAE技術(shù)在國外已日趨成熟沖壓模具必須通過仿真測試，才能開模。應(yīng)用CAE技術(shù)以后，模具設(shè)計周期一般可縮短一半以上(根據(jù)美國克萊斯勒公司1998年所作統(tǒng)計)。eta/Dynform發(fā)展歷史1983codedMATLFRMforFordScienceLabortary1986codedCFORMforChryslerCorporation1993adoptedLS/DYNA3DforDrawDieSimulation1994adoptedLS/NIKE3DforSpringbackSimulation1995Releasedeta/DYNAFORMversion1.01997Releasedeta/DYNAFORMversion2.019992ndQuarterReleasedeta/DYNAFORM3.019993rdQuarterReleasedDYNAFORM-PC20013rdQuarterReleaseeta/DYNAFORM3.3withLinux20021stQuarterReleaseeta/DYNAFORM4.020024thQuarterReleaseeta/DYNAFORM-PC2.1withQuickSetup20031stQuarterReleaseDYNAFORM4.020034thQuarterUnifiedDYNAFORM5.1tobereleased2005

1stQuarterReleaseDYNAFORM5.2Dynaform工業(yè)應(yīng)用沖壓工藝設(shè)計模具設(shè)計沖壓設(shè)備選擇成形缺陷預(yù)測與消除指導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計板料沖壓成形分類彎曲翻邊脹形拉延液壓輥軋切邊沖孔多工步DYNAFORMDynaform能解決的問題回彈起皺拉裂壓邊力毛坯尺寸成形力DYNAFORM潤滑方案模具模損起皺的預(yù)測與消除起皺的原因是切向壓應(yīng)力超過板料的臨界壓應(yīng)力傳統(tǒng)的解析方法不可能精確地計算出板料的切向壓應(yīng)力及臨界切向壓應(yīng)力,所以不可能準(zhǔn)確預(yù)測起皺拉裂的預(yù)測與消除對于復(fù)雜零件只能通過經(jīng)驗或類似零件的現(xiàn)有工藝資料試模、修模成形極限圖的應(yīng)用必

須精確地計算零件的

應(yīng)變分布情況確定壓邊力5kN10kN50kN成形力的確定Dynaform模塊前處理：

DYNAFORM求解器：LS-DYNA后處理：ETA/PostInputFile*.dyn*.modd3plot,dynainBSE

模面工程

DFE求解器：MSTEP/FTIrcforce,glstat…Dynaform模塊前處理CAD接口，IGES/VDA格式CAD模型整理網(wǎng)格自動生成（模具/板料）網(wǎng)格修補(bǔ)網(wǎng)格質(zhì)量檢查工具定義邊界條件設(shè)置求解后處理變形、云圖變形及云圖的動畫顯示FLD接觸力Dynaform的文件系統(tǒng)Dynaform的文件系統(tǒng)Dynaform數(shù)據(jù)庫文件 *.dfDynaform幾何模型文件 *.linIGES文件 *.igs*.igesVDA文件 *.vdaCATIA4&5 *.model&*.CATPartUG *.prtNastran文件 *.nas*.datLS-DYNA輸入文件 *.dynLS-DYNA模型文件 *.mod*.blkLS-DYNA輸入文件 dynainLS-DYNA結(jié)果文件 d3plotnnLS-DYNA重啟動文件 d3dumpnn

runrsfDynaform配置文件在Dynaform安裝目錄下的配置文件DynaformDefault設(shè)定了Dynaform控制參數(shù)的缺省值，用戶可以更改其中的參數(shù)，如：。。。。。。#--------SurfaceMeshParamters-------!<tool>|blank|trianglemeshtype:tool!<connected>|unconnectedmeshmethod:connected!<yes>|nomeshinoriginalpart:yes!<15.0>trianglemeshsize:15.0!<20.0>blankfixedmeshsize:20.0!<40.0>blankvariablemeshmaximumsize:40.0!<2.0>blankvariablemeshminimumsize:2.0!<0.05>blankvariablemeshratio:0.05!<30.0>toolmeshmaximumsize:30.0!<0.5>toolmeshminimumsize:0.5!<0.15>toolmeshchordal: 0.15!<20.0>toolmeshangle: 20.0!<2.5>surfacegaptolerance: 2.5。。。。。。DYNAFORM5.2圖形界面圖形顯示區(qū)菜單區(qū)快捷功能區(qū)對話窗口顯示區(qū)提示區(qū)顯示開關(guān)MainMenu創(chuàng)建、打開、保存數(shù)據(jù)文件，輸入、輸出數(shù)據(jù)，打印圖片等Part的管理模具、板料、拉延筋的定義，模具定位點(diǎn)、線、面、單元、節(jié)點(diǎn)的操作；模型檢查與修改；定義邊界條件。設(shè)置計算參數(shù)，提交求解器進(jìn)行計算MainMenu模具設(shè)計：壓料面、工藝補(bǔ)充等測量距離、角度、半徑、面積；曲線、坐標(biāo)系的操作等圖形旋轉(zhuǎn)、渲染光線等快速進(jìn)行分析模型的前處理備份文件、系統(tǒng)語言板料尺寸計算、板料形狀開發(fā)、排樣啟動后處理程序IconBarNewDatabaseOpenDatabaseImportSavePrintTurnpartson/offDeleteallunreferencednodesRotatemodelaboutvirtualXRotatemodelaboutvirtualYRotatemodelaboutvirtualZRotatemodelaboutscreenXRotatemodelaboutscreenXRotatemodelaboutscreenXFreeRotationPanmodelCursorZoomWindowZoomFreehandzoomActiveWindowFillscreenTopviewLeftviewRearviewIsometricviewClearhighlightRedreawUndo/RedoDisplayOptions當(dāng)前Part，存放新生成的實(shí)體?？芍苯狱c(diǎn)擊改變當(dāng)前Part消隱填充色顯示單元顯示面顯示線渲染模型縮小單元20％顯示顯示單元法向顯示節(jié)點(diǎn)恢復(fù)到缺省顯示狀體模擬步驟快速設(shè)置(QuickSetup)傳統(tǒng)設(shè)置自動的用戶界面限制了靈活性手工的界面能夠設(shè)置任何的模具配置，夾板，多工序模具等減少了建模設(shè)置的時間需要更多的設(shè)置時間自動定義運(yùn)動、載荷曲線等手工定義運(yùn)動、載荷曲線接觸等距方法幾何等距方法模擬步驟（傳統(tǒng)）讀入凹模與板料的幾何數(shù)模，可以讀入iges、vda、lin、dxf，stl，UG，CATIA及Pro/E等格式的數(shù)模文件將讀入的幾何模型劃分網(wǎng)格，并檢查網(wǎng)格質(zhì)量利用凹模的網(wǎng)格生成凸模與壓邊圈定義板料材料屬性及厚度定義沖壓類型（單動or雙動）模具自動定位定義模具運(yùn)動和壓邊力提交求解器計算結(jié)果后處理模擬步驟（Quicksetup)練習(xí)Numisheet96:S-RailStampingSimulation~\eta\Dynaform5.0\Manual\df50training.pdf~\eta\Dynaform5.0\TrainingInputFiles\SetupTools/AnalysisSetupUnitsDYNAFORMdoesn’trequireaunitsystem.UserneedtochoseaconsistentunitsystemTime ms sLength mm mmMass Kg TonForce KN NEnergy J N.mmStress GPa MPa(N/mm2)Velocity m/s mm/sAcceleration mm/ms2 mm/s2

NOTE:Usemmforlengthisstronglyrecommended沖壓類型DoubleAction(ToggleDraw)—雙動壓力機(jī)沖壓類型SingleAction(InvertedDraw)單動壓力機(jī)凹模壓邊圈凸模沖壓類型FourPieceDraw讀入模型文件FileImport…網(wǎng)格劃分BlankMesh:Preprocess/Element/4LineMeshBlankMeshToolMeshToolMesh要能精確地描述模具的幾何形狀，導(dǎo)角或曲率大的區(qū)域要采用較密的網(wǎng)格；

要能高效地劃分模具的型面，如比較平的面可以采用較稀疏的網(wǎng)格；Surfacemeshparameters:Max.size:單元最大尺寸Min.size:單元最小尺寸Chordal:弦高Angle:相鄰單元邊的夾角<20o<0.15mmToolMesh1(5)2(6)4(8)3(7)56871243工具網(wǎng)格劃分模具單元不能有重疊單元、崩潰的單元。143(2)12(4)(3)Collapsed1212431(2)Overlapping板料網(wǎng)格劃分板料單元（Command:Tools/BlankGenerator)盡可能采用尺寸均勻的正方形單元如果三角形單元不可避免，盡量放在板料的外圍板料內(nèi)部沒有自由邊界

不能有重疊單元、崩潰的單元。ModelCheckAutoPlateNormalOverlapElementBoundaryDisplayAspectRatioInteriorAngleElementSizeTimeStepDieLockModelCheckAutoPlateNormal—自動調(diào)整單元的法線方向BoundaryDisplay—檢查模型內(nèi)部的自由邊界AspectRatio—檢查單元的長寬比（Blank）OverlapElement—檢查重疊的單元ElementSize—檢查單元的最小尺寸DieLock—檢查模具的負(fù)角（Tools）TimeStep—檢查時間步長（Blank）AutoPlateNormalMeshRepairCreateShellMoveNodeModifyElementDeleteElementSplitElementNodesBetweenPts/NdsCoincideNodes生成Binder為Binder創(chuàng)建一個Part:BINDERPreprocess/Element/Copyt+10%tCreatePunch為Punch創(chuàng)建一個Part:PUNCHPreprocess/Element/Copyt+10%tCreatePunchDiePunchBinderAutoNormalforBinderandPunchBoundaryCheckDefineToolsDefineBlankAutoPosition定義模具運(yùn)動測量模具行程Tools/PositionTools/Min.Distance凹模運(yùn)動壓邊力壓邊力AnalysisAnalysis/AnalysisAnalysisInformation估計計算時間輸出計算結(jié)果Senseswitch(ctrl+C)sw1:stopthesimulationandwritead3dumpfilesw2:refreshscreendisplaysw3:writeoutd3dumpfileandcontinuetorunsw4:writeoutd3plotfile后處理PostGLeta/GraphDeformationThicknessAnimationFLDMajorandMinorStrain最大主應(yīng)變最小主應(yīng)變CircularGrid成形力eta/Graph—rcforcWorkshop#1DomeBlankWorkshop#1幾何建模模具與板料網(wǎng)格劃分定義工具定義板料模具定位邊界條件Workshop#1GeometryBuildGeometrybuild

Createthedomesurface:Preprocessor/surfaces/revolutionCreatetheblankoutline:Preprocessor/lines/splitlinesWorkshop#1:MeshingGuidelinesCommand:preprocessor/element/surfacemeshPreprocessor/element/fourlinemeshMeshGuidelines:Forblankoranydeformablepart:Meshshouldbeuniform.Plateelementsshouldbeassquareaspossible.ForToolingpartorrigidpart:Elementshouldbefineenoughtocatchthegeometry. Wk#1DefineToolsContactCommand:tools/definetoolsWorkshop#1–DefineBlankCommand:tools/defineblank/material…Material37fortheplateYieldStress=100Hardingmodule=180AntistrophicparameterR=1.2ToolingmaterialdefaultisRigidMaterialWk#1-AutoPositionPositionToolsProperlyCommand:preprocessor