应用Dynaform模拟冲压成形过程基础

应用Dynaform模拟冲压成形过程基础第1页/共81页ContentsDynaform软件简介前处理(Pre-process)求解器(LS-DYNA)结果后处理(Post-Process)练习:WK3:S-RailStampingSimulation(ReferTrainingManual)WK#1:GeometryBuild;ToolMeshandBlankMeshWK#2:ToolandblankMeshBuild/Repair第2页/共81页eta/Dynaform简介第3页/共81页ETA公司EngineeringTechnologyAssociates,Inc.

成立于1983年，公司总部位于美国Detroit，专门从事汽车领域CAE软件开发、工程咨询及技术转移，在覆盖件冲压成形、汽车碰撞、乘员安全性、耐久性、操作性、噪声与噪音(NVH)及虚拟路面测试(VPG)等领域具有雄厚的实力，客户遍及全球，其中美国的三大汽车公司是其最大的客户。

第4页/共81页eta/DYNAFORM是由美国ETA公司和LSTC公司联合开发的用于板成形模拟的专用软件包，可以帮助模具设计人员显著减少模具开发设计时间及试模周期，不但具有良好的易用性，而且包括大量的智能化自动工具，可方便地求解各类板成形问题。DYNAFORM可以预测成形过程中板料的裂纹、起皱、减薄、划痕、回弹，评估板料的成形性能，从而为板成形工艺及模具设计提供帮助；DYNAFORM专门用于工艺及模具设计涉及的复杂板成形问题；DYNAFORM包括板成形分析所需的与CAD软件的接口、前后处理、分析求解等所有功能。目前，ETADYNAFORM已在世界各大汽车、航空、钢铁公司，以及众多的大学和科研单位得到了广泛的应用，自进入中国以来，DYNAFORM已在长安汽车、南京汽车、上海宝钢、中国一汽、五菱汽车公司、天津汽车模具等知名企业得到成功应用。第5页/共81页主要特色集成化操作环境，无须数据转换

完备的前后处理功能，实现无文本编辑操作，所有操作在同一界面下进行。求解器

采用业界著名、功能最强的LS-DYNA，是动态非线性显式分析技术的创始和领导者，解决最复杂的金属成形问题。工艺化的分析过程囊括影响冲压工艺的60余个因素以DFE为代表的多种工艺分析模块友好的工艺风格界面，易学易用固化丰富的实际工程经验二次开发第6页/共81页传统的模具设计方法依赖于经验及“试错法”：设计→试模→修模这类经验的积累需要几年至十几年，以时间、金钱为代价；并且不断重复模具开发的周期长，成本高模具及工艺只是“可行”的，而非“优化”的市场需求的变化会使原来的经验失去作用市场经济使得传统的设计方法逐步丧失竞争力第7页/共81页汽车覆盖件CAE技术在国外已日趋成熟冲压模具必须通过仿真测试，才能开模。应用CAE技术以后，模具设计周期一般可缩短一半以上(根据美国克莱斯勒公司1998年所作统计)。第8页/共81页eta/Dynform发展历史1983codedMATLFRMforFordScienceLabortary1986codedCFORMforChryslerCorporation1993adoptedLS/DYNA3DforDrawDieSimulation1994adoptedLS/NIKE3DforSpringbackSimulation1995Releasedeta/DYNAFORMversion1.01997Releasedeta/DYNAFORMversion2.019992ndQuarterReleasedeta/DYNAFORM3.019993rdQuarterReleasedDYNAFORM-PC20013rdQuarterReleaseeta/DYNAFORM3.3withLinux20021stQuarterReleaseeta/DYNAFORM4.020024thQuarterReleaseeta/DYNAFORM-PC2.1withQuickSetup20031stQuarterReleaseDYNAFORM4.020034thQuarterUnifiedDYNAFORM5.1tobereleased2005

1stQuarterReleaseDYNAFORM5.2第9页/共81页Dynaform工业应用冲压工艺设计模具设计冲压设备选择成形缺陷预测与消除指导产品的设计第10页/共81页板料冲压成形分类弯曲翻边胀形拉延液压辊轧切边冲孔多工步DYNAFORM第11页/共81页Dynaform能解决的问题回弹起皱拉裂压边力毛坯尺寸成形力DYNAFORM润滑方案模具模损第12页/共81页起皱的预测与消除起皱的原因是切向压应力超过板料的临界压应力传统的解析方法不可能精确地计算出板料的切向压应力及临界切向压应力,所以不可能准确预测起皱第13页/共81页拉裂的预测与消除对于复杂零件只能通过经验或类似零件的现有工艺资料试模、修模成形极限图的应用必

须精确地计算零件的

应变分布情况第14页/共81页确定压边力5kN10kN50kN第15页/共81页成形力的确定第16页/共81页Dynaform模块前处理：

DYNAFORM求解器：LS-DYNA后处理：ETA/PostInputFile*.dyn*.modd3plot,dynainBSE

模面工程

DFE求解器：MSTEP/FTIrcforce,glstat…第17页/共81页Dynaform模块前处理CAD接口，IGES/VDA格式CAD模型整理网格自动生成（模具/板料）网格修补网格质量检查工具定义边界条件设置求解后处理变形、云图变形及云图的动画显示FLD接触力第18页/共81页Dynaform的文件系统Dynaform的文件系统Dynaform数据库文件 *.dfDynaform几何模型文件 *.linIGES文件 *.igs*.igesVDA文件 *.vdaCATIA4&5 *.model&*.CATPartUG *.prtNastran文件 *.nas*.datLS-DYNA输入文件 *.dynLS-DYNA模型文件 *.mod*.blkLS-DYNA输入文件 dynainLS-DYNA结果文件 d3plotnnLS-DYNA重启动文件 d3dumpnn

runrsf第19页/共81页Dynaform配置文件在Dynaform安装目录下的配置文件DynaformDefault设定了Dynaform控制参数的缺省值，用户可以更改其中的参数，如：。。。。。。#--------SurfaceMeshParamters-------!<tool>|blank|trianglemeshtype:tool!<connected>|unconnectedmeshmethod:connected!<yes>|nomeshinoriginalpart:yes!<15.0>trianglemeshsize:15.0!<20.0>blankfixedmeshsize:20.0!<40.0>blankvariablemeshmaximumsize:40.0!<2.0>blankvariablemeshminimumsize:2.0!<0.05>blankvariablemeshratio:0.05!<30.0>toolmeshmaximumsize:30.0!<0.5>toolmeshminimumsize:0.5!<0.15>toolmeshchordal: 0.15!<20.0>toolmeshangle: 20.0!<2.5>surfacegaptolerance: 2.5。。。。。。第20页/共81页DYNAFORM5.2图形界面图形显示区菜单区快捷功能区对话窗口显示区提示区显示开关第21页/共81页MainMenu创建、打开、保存数据文件，输入、输出数据，打印图片等Part的管理模具、板料、拉延筋的定义，模具定位点、线、面、单元、节点的操作；模型检查与修改；定义边界条件。设置计算参数，提交求解器进行计算第22页/共81页MainMenu模具设计：压料面、工艺补充等测量距离、角度、半径、面积；曲线、坐标系的操作等图形旋转、渲染光线等快速进行分析模型的前处理备份文件、系统语言板料尺寸计算、板料形状开发、排样启动后处理程序第23页/共81页IconBarNewDatabaseOpenDatabaseImportSavePrintTurnpartson/offDeleteallunreferencednodesRotatemodelaboutvirtualXRotatemodelaboutvirtualYRotatemodelaboutvirtualZRotatemodelaboutscreenXRotatemodelaboutscreenXRotatemodelaboutscreenXFreeRotationPanmodelCursorZoomWindowZoomFreehandzoomActiveWindowFillscreenTopviewLeftviewRearviewIsometricviewClearhighlightRedreawUndo/Redo第24页/共81页DisplayOptions当前Part，存放新生成的实体。可直接点击改变当前Part消隐填充色显示单元显示面显示线渲染模型缩小单元20％显示显示单元法向显示节点恢复到缺省显示状体第25页/共81页模拟步骤快速设置(QuickSetup)传统设置自动的用户界面限制了灵活性手工的界面能够设置任何的模具配置，夹板，多工序模具等减少了建模设置的时间需要更多的设置时间自动定义运动、载荷曲线等手工定义运动、载荷曲线接触等距方法几何等距方法第26页/共81页模拟步骤（传统）读入凹模与板料的几何数模，可以读入iges、vda、lin、dxf，stl，UG，CATIA及Pro/E等格式的数模文件将读入的几何模型划分网格，并检查网格质量利用凹模的网格生成凸模与压边圈定义板料材料属性及厚度定义冲压类型（单动or双动）模具自动定位定义模具运动和压边力提交求解器计算结果后处理第27页/共81页模拟步骤（Quicksetup)第28页/共81页练习Numisheet96:S-RailStampingSimulation~\eta\Dynaform5.0\Manual\df50training.pdf~\eta\Dynaform5.0\TrainingInputFiles\第29页/共81页SetupTools/AnalysisSetup第30页/共81页UnitsDYNAFORMdoesn’trequireaunitsystem.UserneedtochoseaconsistentunitsystemTime ms sLength mm mmMass Kg TonForce KN NEnergy J N.mmStress GPa MPa(N/mm2)Velocity m/s mm/sAcceleration mm/ms2 mm/s2

NOTE:Usemmforlengthisstronglyrecommended第31页/共81页冲压类型DoubleAction(ToggleDraw)—双动压力机第32页/共81页冲压类型SingleAction(InvertedDraw)单动压力机凹模压边圈凸模第33页/共81页冲压类型FourPieceDraw第34页/共81页读入模型文件FileImport…第35页/共81页网格划分BlankMesh:Preprocess/Element/4LineMesh第36页/共81页BlankMesh第37页/共81页ToolMesh第38页/共81页ToolMesh要能精确地描述模具的几何形状，导角或曲率大的区域要采用较密的网格；

要能高效地划分模具的型面，如比较平的面可以采用较稀疏的网格；Surfacemeshparameters:Max.size:单元最大尺寸Min.size:单元最小尺寸Chordal:弦高Angle:相邻单元边的夹角<20o<0.15mm第39页/共81页ToolMesh第40页/共81页1(5)2(6)4(8)3(7)56871243工具网格划分模具单元不能有重叠单元、崩溃的单元。143(2)12(4)(3)Collapsed1212431(2)Overlapping第41页/共81页板料网格划分板料单元（Command:Tools/BlankGenerator)尽可能采用尺寸均匀的正方形单元如果三角形单元不可避免，尽量放在板料的外围板料内部没有自由边界

不能有重叠单元、崩溃的单元。第42页/共81页ModelCheckAutoPlateNormalOverlapElementBoundaryDisplayAspectRatioInteriorAngleElementSizeTimeStepDieLock第43页/共81页ModelCheckAutoPlateNormal—自动调整单元的法线方向BoundaryDisplay—检查模型内部的自由边界AspectRatio—检查单元的长宽比（Blank）OverlapElement—检查重叠的单元ElementSize—检查单元的最小尺寸DieLock—检查模具的负角（Tools）TimeStep—检查时间步长（Blank）第44页/共81页AutoPlateNormal第45页/共81页MeshRepairCreateShellMoveNodeModifyElementDeleteElementSplitElementNodesBetweenPts/NdsCoincideNodes第46页/共81页生成Binder为Binder创建一个Part:BINDERPreprocess/Element/Copyt+10%t第47页/共81页CreatePunch为Punch创建一个Part:PUNCHPreprocess/Element/Copyt+10%t第48页/共81页CreatePunchDiePunchBinder第49页/共81页AutoNormalforBinderandPunch第50页/共81页BoundaryCheck第51页/共81页DefineTools第52页/共81页DefineBlank第53页/共81页AutoPosition第54页/共81页定义模具运动测量模具行程Tools/PositionTools/Min.Distance第55页/共81页凹模运动第56页/共81页第57页/共81页压边力第58页/共81页压边力第59页/共81页AnalysisAnalysis/Analysis第60页/共81页AnalysisInformation估计计算时间输出计算结果第61页/共81页Senseswitch(ctrl+C)sw1:stopthesimulationandwritead3dumpfilesw2:refreshscreendisplaysw3:writeoutd3dumpfileandcontinuetorunsw4:writeoutd3plotfile第62页/共81页后处理PostGLeta/Graph第63页/共81页Deformation第64页/共81页Thickness第65页/共81页Animation第66页/共81页FLD第67页/共81页MajorandMinorStrain最大主应变最小主应变第68页/共81页CircularGrid第69页/共81页成形力eta/Graph—rcforc第70页/共81页Workshop#1DomeBlank第71页/共81页Workshop#1几何建模模具与板料网格划分定义工具定义板料模具定位边界条件第72页/共81页Workshop#1GeometryBuildGeometrybuild

Createthedomesurface:Preprocessor/surfaces/revolutionCreatetheblankoutline:Preprocessor/lines/splitlines第73页/共81页Workshop#1:MeshingGuidelinesCommand:preprocessor/element/surfacemeshPreprocessor/element/fourlinemeshMeshGuidelines:Forblankoranydeformablepart:Meshshouldbeuniform.Plateelementsshouldbeassquareaspossible.ForToolingpartorrigidpart:Elementshouldbefineenoughtocatchthegeometry. 第74页/共81页Wk#1DefineToolsContactCommand:tools/definetools第75页/共81页Workshop#1–DefineBlankCommand:tools/defineblank/material…Material37fortheplateYieldStress=100Hardingmodule=180AntistrophicparameterR=1.2ToolingmaterialdefaultisRigidMaterial第76页/共81页Wk#1-AutoPositionPositi