第一篇:Autoform 有限元分析基礎(chǔ)理論
2016-11-15 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
交代一些基本事情。1.有限元理論,本人也是公式不看,只看結(jié)果的,所以將就著看(有錯誤也可提出),寫出來是因為要做分析吧,基本概念總要有的。
2.使用軟件AUTOFORM。主參考理論,AF THEROY,AF HELP,ASP(美國汽車鋼鐵聯(lián)盟)的高強板論文。
3.寫的目的,主要是看現(xiàn)在好多人用AF用的慘不忍睹,基本就會看個成形性FLC圖和變薄率。軟件基本操作都會用,有些還用得不錯,但是對于應(yīng)力應(yīng)變,彎矩,以及變形機理,回彈機理等根本不管。
我們要說的是板件的有限元分析,板件成形基本屬于平面應(yīng)力狀態(tài)。很多人不理解,問我,你看比如壓邊圈,幾十噸的壓邊力壓上去了,為什么說厚向應(yīng)力接近0呢,不理解。在AF中模擬里,我們在不知初始壓邊力話,我們會選擇用壓力來,對于板件,一般初始值選3MPA,這個概念是什么呢,說白了這個值就是接近厚向應(yīng)力(當然二個有差別,一個是宏觀的力,一個是微觀應(yīng)力),而板料的其它平面方向應(yīng)力,動輒是150-400MPA左右的。所以相對3MPA的厚向應(yīng)力,夠小了吧,這還是在壓邊圈上厚向應(yīng)力大點,在單面接觸區(qū)更是小得可憐了,所以說我們把板料成形看作平面應(yīng)力狀態(tài)。
我們看下模擬過程中板料的主應(yīng)力和次應(yīng)力
說清了平面應(yīng)力,接著我們說,板料拉伸過程中對板料起作用力,板料拉伸過程實際是在外力作用下,產(chǎn)生應(yīng)力,應(yīng)力產(chǎn)生應(yīng)變,而由于進料速度不同,則會使外力方向與主應(yīng)力方向不同,于是產(chǎn)力剪應(yīng)力。比如我們板料的壓邊圈上的應(yīng)力狀態(tài)就是拉壓的平面應(yīng)力狀態(tài),再加上剪應(yīng)力的綜合作用下開始變形的。
然后說下應(yīng)力與主次應(yīng)力差別,主應(yīng)力的概念在現(xiàn)面應(yīng)力中總存在這樣一個截面,二個主應(yīng)力不為0,剪切力為0.反過來說就是主應(yīng)力的方向,剪應(yīng)力是為0的。這個主應(yīng)力對應(yīng)AF里的
,因為平面應(yīng)力有二個主應(yīng)力,AF把這二個主應(yīng)力分別叫做
應(yīng)力則是通稱,指任意截面內(nèi)的應(yīng)力,我們看下圖關(guān)于應(yīng)力與主應(yīng)力關(guān)系。
實際上,我們對板料模擬的基本假設(shè)是平面應(yīng)力狀態(tài),即不考慮單元厚向的應(yīng)力應(yīng)變因素。對于AF,早期用的膜單元,只考慮了平面內(nèi)的拉伸,壓縮,剪切變形。因為膜單元是沒有厚度的,所以,早期膜單元也無法考慮,內(nèi)外表面應(yīng)力不一致產(chǎn)生的彎矩
。因此AF現(xiàn)在用的膜單元是彎曲加強型膜單元
在大曲率拉伸,變薄拉伸的情況下,實際上是要求考慮單元的厚向應(yīng)力應(yīng)變等因素的,而膜單元對此是無法做到的(所以AF不建議我們模擬時圓角R2以下就是基于厚向因素無法考慮原因,AF膜單元對于板料較理想的模擬厚度是0.7-1.0mm),所以AF引進了
有一點要交代的是,單元厚向的應(yīng)力應(yīng)變,是只能在殼單元(EPS)里計算的,所以我們假如用膜單元進行拉延模擬話是無法得到這些數(shù)據(jù)的。如圖:
。
關(guān)于基本的要素,就先說這些吧。
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