Workbench LS-DYNA | 圆管拉拔成型仿真

1. 问题描述

采用Workbench 仿真钢管拉拔成型过程，计算变形和应力情况。

2. 材料参数

双击Engineering Data，进入材料模块，点击Engineering Data Source，选择General Non-linear Material下的Aluminum Alloy NL，点击后方的+符号。

再次点击Engineering Data Source，回到本次分析的材料界面，共有两种材料，铝合金用于成型的圆管，结构钢用于模具。

3. 几何模型

圆管长150mm，内径12mm，外径20mm，模具大径20mm，小径10mm，外径30mm。其它尺寸如下图所示。

需要将圆管抽中面，可在SpaceClaim中操作，处理好的几何模型如下图所示。

4. 有限元模型

点击圆管中面，设置为弹性体，材料取铝合金。

点击模具几何，设置为刚体，材料赋予结构钢。

5.求解设置

5.1 接触设置

点击模型书下的Connections，在上方Connections选项卡中点击Contact，选择Frictional。

点击Frictional，Contact选择圆管中面外表面，target选择模具的内表面 。摩擦系数均设置为0.1。

5.2 划分网格

点击模型树下的Mesh，设置网格尺寸为0.002m。

右击Mesh，选择Generate Mesh，开始划分网格，完成划分后的网格如下图所示。

5.3 位移载荷

右击模型树中的LS-DYNA，插入Displacement。

点击Displacement，作用几何选择圆管中面的右侧边，X和Y向设置为Free，Z向施加位移如下图所示。

5.4 自适应网格

右击模型树中的LS-DYNA，插入Adaptive Region。

点击Adaptive Region，设置作用几何为圆管中面。

5.5 成型参数

右击模型树中的LS-DYNA，插入contact Properties。

点击contact Properties，Contact中选择上面创建的摩擦接触，Type选择Forming，下方的Soft Constraint Formulation设置为Segment Based。

5.6 刚体约束

右击模型树中的LS-DYNA，插入Rigid Body Constraint。

点击Rigid Body Constraint，作用几何选择模具。

5.7 计算时长

点击Analysis Settings，计算时长设置为0.01s，自适应网格更新间隔设置为0.001s。

右击Solution，插入Deformation --> Total，以及等效应力。

右击LS-DYNA，点击Solve，提交计算

6. 查看结果

位移云图如下所示

应力云图如下所示。

7. 知识点

成型仿真实现方式比较灵活，可调节摩擦系数、模具约束方式等对变形和应力结果进行比较。