工具頭的運動加載

　　由于工具頭的運動軌跡多為空間曲線,用ANSYS直接模擬這樣的空間曲線運動還比較困難,目前采用的方法是用若干較小的直線段對曲線進(jìn)行分段逼近.每個直線段起點和終點均給以相應(yīng)的坐標(biāo),坐標(biāo)以相對位移增量的形式給出(相對于工具頭初始位置),且每個坐標(biāo)點對應(yīng)一個時間點,這樣即可完成對工具頭運動軌跡的模擬。

　　成形方盒件時，工具頭的位移軌跡加載。把X、Y、Z方向的位移增量表示為時間的函數(shù)，通過運動合成實現(xiàn)整個加載過程。

　　在工具頭運動速度控制方面，為了減少計算時間，通常采用增加工具頭運動速度的方法，在模具成形時，模擬速度一般為實際速度的100倍左右，在這里也沿用這一方法進(jìn)行模擬，即縮短相鄰兩點間的時間間隔。多數(shù)情況下可獲得較好的解，當(dāng)出現(xiàn)與實際情況不符的解時，應(yīng)適當(dāng)降低模擬速度。

　　邊界條件的處理

　　板料漸進(jìn)成形過程中邊界條件的處理也是比較重要的一環(huán)。在實際模擬中對板料的邊界條件進(jìn)行相應(yīng)的簡化，建模時板料和托架及壓邊框即固連在一起，實際上即相當(dāng)與將板料被壓邊框壓住的部分自由度全部限制住，僅給予托架沿Z軸(垂直)方向的位移自由度，對頂支撐模型約束所有的自由度，這樣即達(dá)到與實際成形情況相符的目的。

　　模擬結(jié)果的后處理

　　后處理是指檢查分析的結(jié)果，這是分析中最重要的一環(huán)。ANSYS本身自帶有兩個后處理器可用以顯示和分析模擬的結(jié)果。POST1通用后處理器可以觀察整個模型或模型的一部分在某個時間上針對特定載荷組合時的結(jié)果，可進(jìn)行模擬結(jié)果彩色等值云圖、梯度、矢量圖等顯示，以及各種結(jié)果數(shù)據(jù)的列表?？蓪⒊尚伟辶系淖冃螆D以及應(yīng)力、應(yīng)變分布圖顯示出來。關(guān)鍵點的數(shù)據(jù)結(jié)果還可以列表顯示保存。POST26為時間歷程后處理器，可在瞬態(tài)分析中以圖形表示產(chǎn)生結(jié)果項與時間的關(guān)系或在非線性分析中以圖形表示作用力與變形的關(guān)系。可用該處理器將漸進(jìn)成形過程中，板料變形隨工具頭運動的變化情況顯示出來。另外LSTC公司開發(fā)的軟件LS-POST作為后處理器兼具上述兩個后處理器的特點，操作簡單快捷。板料漸進(jìn)成形模擬及用LS-POST顯示方盒件加工到第四層時的塑性應(yīng)變圖。

　　結(jié)束語

　　金屬板料漸進(jìn)成形不同于傳統(tǒng)的整體成形，影響工件質(zhì)量的因素非常復(fù)雜，金屬板料漸進(jìn)成形的有限元模擬可以對成形參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對成形結(jié)果進(jìn)行預(yù)測以及缺陷診斷，是改進(jìn)這一成形工藝的強(qiáng)有力的工具。然而這一模擬還處于起步階段，板料漸進(jìn)成形是一個涉及多門學(xué)科的塑性成形過程，在使用有限元方法進(jìn)行板料漸進(jìn)成形過程模擬方面還需要在以下幾個方面進(jìn)行進(jìn)一步研究：

　　(1)對工具頭較復(fù)雜的曲線運動進(jìn)行模擬還存在一定困難。目前大多進(jìn)行規(guī)則曲面的模擬，因此在較復(fù)雜的軌跡加載方面需對ANSYS進(jìn)行二次開發(fā)。

　　(2)對于模擬過程中影響板料變形的參數(shù)和成形結(jié)果之間的關(guān)系需進(jìn)一步分析，如工具頭的運動速度、單層進(jìn)給量和邊界條件等，建立影響板料變形的參數(shù)數(shù)據(jù)庫，為優(yōu)化模擬參數(shù)，預(yù)測板料變形提供理論依據(jù)。

　　(3)由于板料漸進(jìn)成形的成形特點,決定了對其成形工藝過程進(jìn)行有限元模擬時必然要耗費大量的機(jī)時,目前模擬方盒件20層成形需要上百小時,因此需對諸多影響模擬時間的因素如最小時間步、網(wǎng)格劃分、工具頭的速度控制以及建模規(guī)劃等方面進(jìn)一步研究。