4.6 實例——沖模過程仿真分析

4.6.1 實例描述

這是將一塊長金屬薄板加工成圓形凹槽的模擬，以此說明剛性表面的應用以及在ABAQUS/Standard中成功接觸分析需要用到的一些更為復雜的技術。該實例包括一條帶型可變形材料，稱為毛坯，以及工具——沖頭、模具和毛坯夾具（與毛坯接觸），如圖4-41所示。

這些工具可以模擬成為剛性表面，因為它們比毛坯更加剛硬。毛坯厚度為1mm，在毛坯夾具與沖頭之間受到擠壓，毛坯夾具的力為440kN。在成型過程中，這個力與毛坯和毛坯夾具、毛坯和沖模之間的摩擦力共同作用，控制將毛坯材料壓入沖模。必須確定在成型過程中作用在沖頭上的力；對于作用在毛坯夾具上的力和在工具與毛坯之間的摩擦系數(shù)，也必須評估所采用的這些特殊的設置對于將毛坯加工成凹槽是否合適。

4.6.2 創(chuàng)建部件

1．創(chuàng)建毛坯

（1）基于平面殼體特征，創(chuàng)建一個二維、可變形的實體部件代表可變形的毛坯。為定義幾何形狀，單擊工具區(qū)中的Create Part圖標，彈出 Create Part 對 話 框 ， 在 Name 文 本 框 中 輸 入 “Part-maopi” ， 設 置Modeling Space為2D Planar，Type為Deformable，如圖4-42所示，然后單擊Continue按鈕。

（2）進入草圖模塊后，單擊工具區(qū)中的圖標，在視圖區(qū)下方輸入矩形第一個點的坐標（0,1），然后再輸入第二個點的坐標（30,0），雙擊鼠標中鍵。

2．創(chuàng)建沖頭

（1）沖頭的結構尺寸如圖4-43所示。單擊工具區(qū)中的Create Part圖標 ，在彈出對話框的Name文本框中輸入“Part-chongtou”，設置Modeling Space為2D Planar，Type為Analytical rigid，如圖4-44所示，然后單擊Continue按鈕。

（2）單擊工具區(qū)中的 圖標，在視圖區(qū)下方依次輸入坐標（0,1），并在視圖區(qū)單擊鼠標中鍵確認，以此類推依次輸入坐標點（0,20）、（14,20）、（14,10）、（5,1）及（0,1）。再單擊工具區(qū)中的圖標，在視圖區(qū)輸入倒角半徑2，在視圖區(qū)單擊鼠標中鍵確認，然后參照圖4-43對部件進行倒角，沖頭繪制完畢。

（3）在繪制完畢后，為沖頭指定一個參考點。在菜單欄中選擇Tools→Reference Point命令，然后單擊沖頭上表面中點，如圖4-45所示。

3．創(chuàng)建夾具

（1）夾具的結構尺寸如圖4-46所示。單擊工具區(qū)中的Create Part圖標，在彈出對話框的Name文本框中輸入“Part-jiaju”，設置ModelingSpace為2D Planar，Type為Analytical rigid，然后單擊Continue按鈕。

（2）進入草圖模塊后，單擊工具區(qū)中的圖標，在視圖區(qū)下方輸入矩 形 第 一 個 點 的 坐 標 （ 15,1 ） ， 然 后 再 輸 入 第 二 個 點 的 坐 標（30,10），雙擊鼠標中鍵。

（3）在繪制完畢后，為夾具指定一個參考點。在菜單欄中選擇Tools→Reference Point命令，然后單擊夾具頂部的中點，如圖4-47所示。

4．創(chuàng)建模具

（1）模具的結構尺寸如圖4-48所示。單擊工具區(qū)中的Create Part圖標，在彈出對話框的Name文本框中輸入“Part-moju”，設置ModelingSpace為2D Planar，Type為Analytical rigid，然后單擊Continue按鈕。

（2）單擊工具區(qū)中的 圖標，在視圖區(qū)下方依次輸入坐標（0,-10），并在視圖區(qū)單擊鼠標中鍵確認，以此類推依次輸入坐標點（6,-10）、（15,0）、（30,0）、（30,-15）、（0,-15）及（0,-10）。

再單擊工具區(qū)中的圖標，在視圖區(qū)輸入倒角半徑2，在視圖區(qū)單擊鼠標中鍵確認，然后參照圖4-48對部件進行倒角，模具繪制完畢。

（3）在繪制完畢后，為模具指定一個參考點。在菜單欄中選擇Tools→Reference Point命令，然后單擊模具上表面中點，如圖4-49所示。

4.6.3 定義材料屬性

（1）在工作區(qū)上方的Module下拉列表框中選擇Property選項，進入材料屬性編輯界面。單擊工具區(qū)中的Create Material圖標，彈出EditMaterial對話框，如圖4-50所示，默認名稱為Material-1，在MaterialBehaviors選項組中依次選擇Mechanical→Elasticity→Elastic選項。此時，在下方出現(xiàn)的數(shù)據(jù)表中依次設置Young’s Modulus為210000，Poisson’s Ratio為0.3，保持其余參數(shù)不變。

本實例中，毛坯材料會發(fā)生塑性變形，且在分析過程中材料的塑性應變將會很大。如表4-2所示為材料屈服應力與塑性應變的數(shù)據(jù)。

（2）在Edit Material對話框中，選擇Mechanical→Plasticity（塑性）→Plastic（塑性）選項，將表4-2中數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)表中，如圖4-51所示，然后單擊OK按鈕。

4.6.4 定義和指派截面屬性

1．創(chuàng)建截面

單擊工具區(qū)中的Create Section圖標，彈出Create Section對話框，默認名稱為Section-1，保持其他選項不變，如圖4-52所示，單擊Continue按鈕，彈出Edit Section對話框，在Material下拉列表框中選擇Material-1選項，如圖4-53所示，單擊OK按鈕。

2．指派截面屬性

在Part下拉列表框中選擇部件Part-maopi，單擊工具區(qū)中的AssignSection圖標，在視圖區(qū)選擇整個部件，單擊提示區(qū)的Done按鈕（或在視圖區(qū)單擊鼠標中鍵）。彈出Edit Section Assignment對話框，在Section下拉列表框中選擇Section-1選項，如圖4-54所示，單擊OK按鈕。

（內容、圖片來源：《ABAQUS 2020有限元分析從入門到精通》，侵刪）

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