冷摆动辗压成形工艺（基于ALE方法的余弦压模成型）

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本文作者：墨鬼

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墨鬼，擅长ABAQUS大变形数值模拟。

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余弦压模设为刚体，不考虑变形，下部钢坯是变形体，通过ALE方法给压模施加竖向位移来模拟钢坯在挤压作用下变形的过程。

Case1: 轴对称模型

Dies曲线方程：y=0.0025*cos(628*x) 0.0025

Blank尺寸：20*10mm

dies为离散刚体，无需设置材料；

blank的材料设置为钢，本构为Mises弹塑性模型，杨氏模量E=200 GPa（200E6 kPa），初始屈服应力100 MPa（100E3 kPa）,硬化斜率为300 MPa，泊松比0.3，密度7800 kg/m³。

Step time：0.0038s 压模冲压速度V=-2m/s

Case 2: 三维模型

Dies曲线方程：y=0.0025*cos(628*x) 0.0025

Blank尺寸：20*20*10mm(长*宽*高)

dies为离散刚体，无需设置材料；

blank的材料设置为钢，本构为Mises弹塑性模型，杨氏模量E=200 GPa（200E6 kPa），初始屈服应力100 MPa（100E3 kPa）,硬化斜率为300 MPa，泊松比0.3，密度7800 kg/m³。

Step time：0.0025s 压模冲压速度V=-2m/s

以下为轴对称模型的设置过程：

1. Part 建立模型

创建钢坯（图1）：Create part→Axisymmetric（轴对称）→Deformation（变形体）→shell；

图1

图2

创建压模（图2）：Create part→Axisymmetric（轴对称）→Discrete rigid（离散刚体）→Wire；此外压模上设置参考点RP；

草图快速简便生成方法：请参照帖子“利用Python在ABAQUS中生成曲线草图（一个点一个点的输简直是low爆了）” http://www.jishulink.com/content/post/373686；

图3

2. Property 设置材料属性

关于ABAQUS的单位制，请参考：http://www.jishulink.com/content/post/436915

dies为离散刚体，无需设置材料；

blank的材料设置为钢，本构为Mises弹塑性模型，杨氏模量E为200 GPa，初始屈服应力100 MPa,硬化斜率为300 MPa，泊松比0.3，密度7800 kg/m³。

① 材料创建（图3）：Property→Create material→general→Density→Mass Density填入7.8→Mechanical→Elasticity→Elastic→Young's modulus填入200000000，Poisson's ratio填入0.3→Mechanical→Plasticity→Plastic→Yield stress和Plastic Strain填写见图4

② 创建截面（图4）：Property→Create Section→→Solid/Homogeneous

③ 材料赋予：先创建Set：Part→Tools→Set→Create Set→名字设为blank→选中blank（钢坯）模型→确认建立集合blank

Assign Section→Sets…→选中刚才创建的blank集合→Continue→Section选中Section-blank（默认）→OK

图3

图4

图5

3. Assembly 创建装配体

图6：装配体类型设为Dependent；

图6

4. Step 设置分析步，设置ALE参数

分析步建立：Create Step→Dynamic,Explicit→Time Period设为0.0038

ALE参数设置：

5. Interaction 创建接触

Contact建立：Create Interaction→Surface-to-surface contact(Explicit)→first surface(主面)选择压模→second surface(从面)选择钢坯顶面；

接触属性：Create Interaction Property→Contact→添加Tangential Behavior(默认无摩擦) Normal behavior(默认)

6. Load 设置边界条件

边界条件：钢坯对称轴约束位移U1，钢坯底部约束位移U2，压模参考点RP约束速度V1和VR3，V2下压速度设置为-2（提高计算效率，请参考：http://www.jishulink.com/content/post/439156）；

7. Mesh 划分网格

单元类型：压膜为RAX2（Explicit）；钢坯为CAX4R（Explicit），注意长宽比，为了便于收敛和提高计算效率，网格竖向交横向适当偏长一些；

8. Job 创建JOB进行分析

三维模型类似轴对称，可参考CAE文件。

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