[钣金]S梁冲压成形性能分析-Abaqus/Explicit显式求解和失效判断

本文摘要（由AI生成）：

本文主要介绍了针对NUMISHEET’96标准考题S梁单动冲压成形的分析方法。首先，由于Abaqus/Standard隐式求解效率低且不易收敛，因此采用Abaqus/Explicit动力显式进行准静态分析求解。接着，给出了结果判断方法，包括减薄率、FLD分布图和FLDCRT。最后，讨论了借助Abaqus/Explicit强大的非线性求解能力，采用准静态分析获取成形结果的方法，并可进一步作失效后的单元删除设置。

分析说明

针对图1所示的NUMISHEET’96标准考题S梁单动冲压成形，采用Abaqus/Standard隐式求解效率太低，且不容收敛，故而采用Abaqus/Explicit动力显式进行准静态分析求解，并给出结果判断方法，以及单元删除设置。

图1 模具情况

网格单元

网格如下图2，模具分别设置为离散刚体，材料为变形体壳单元，其厚度为1.0mm的DQSK优质冲压钢。

图2  网格单元

边界条件

边界条件的加载，如下图3，下模固定，应用**ooth幅值曲线于0.01s使得上模下移39.9mm，同时施加压边力200000N。

图3 边界条件

材料参数

DQSK的杨氏模量207000MPa，屈服强度154.3MPa，板料和模具的摩擦系数设置为0.125。另外，应用图4的成形极限曲线定义FLD材料失效模型，用于材料的失效判断和激活单元删除。

图4 FLC曲线

分析结果

经过约50min时间的4核求解，得到图5所示的厚度和动、内能曲线。˜一般，动能/内能<5%是可以接受的准静态分析。

图5 动/内能曲线

往往为加快求解，应用质量缩放，求解时间减少至18min，但其动能有所增大，但还是满足动能/内能<5%的要求，如图6。

图6 质量缩放模型的动/内能曲线

失效判断

常用的钣金成形性能的判断方法有减薄率、FLD分布图，以及FLDCRT。

• 减薄率

由于Abaqus的结果场值中没有减薄率，需应用Tools-->Create Field Output对厚度场作再次运算，计算公式为：减薄率=（原始厚度-成形厚度）/原始厚度*100%，创建的减薄率云图如图7所示。

图7 减薄率分布图

• FLD

在Abaqus的默认结果并没有FLD分布图，故需提取最大主应变、最小主应变（图8）至EXCEL，作出图9所示的FLD分布图。

图8 最大、最小主应变

图9 EXCEL制作的FLD和结果落点区域

• FLDCRT
  

Abaqus自带的FLD失效模型，如图10公式，通过计算WFLD值是否大于1作出失效与否判断。FLDCRT的结果如图11所示，可直接通过云图数值加以判断，也更加方便作为优化设计目标。

图10 FLDCRT系数计算公式

图11 FLCRT分布云图

讨论

借助Abaqus/Explicit强大的非线性求解能力，采用准静态分析得以获取成形结果。并可进一步作失效后的单元删除设置，如图12。

图12 单元删除