金属塑性成形CAE应用
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广东东莞
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作者龚红英,刘克素,董万鹏 等 编著 著作
出版社化学工业出版社
ISBN9787122217011
出版时间2015-01
装帧平装
开本16开
定价68元
货号1201025995
上书时间2024-11-24
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商品详情
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作者简介
龚红英，上海工程技术大学材料学院，副教授，多年来一直致力于板料成形CAE领域科研工作，深入企业实际生产，擅长将理论和实际相结合，在冲压CAE分析方面有较丰富的时间经验并取得了一定的研究成果，在国内外权威杂志发表相关文章30余篇，在多年科研工作中与相关企业建立了良好的合作关系，熟悉我国冲压成形及相关制造业的发展现状，获得的一些科研成果对相关企业发展起到了显著推动作用。
目录
第1章板料冲压成形CAE分析基本理论1
1.1板料冲压成形CAE分析概述1
1.2板料冲压成形CAE分析有限元理论2
1.2.1有限变形的应变张量3
1.2.2有限变形的应力张量5
1.2.3几何非线性有限元方程的建立6
1.3板料冲压成形CAE分析关键技术9
1.3.1有限元求解算法及常用板料冲压成形CAE分析软件9
1.3.2各向异性屈服准则的运用10
1.3.3单元类型及选择11
1.3.4有限元网格划分技术15
1.3.5边界条件的处理技术18
1.3.6时间步长的计算19
1.3.7速度选取原则20
1.3.8提高分析效率的方法21
1.4板料冲压成形缺陷分析21
1.4.1起皱21
1.4.2破裂21
1.4.3回弹22
第2章DYNAFORM5.9软件特点及模块简介23
2.1DYNAFORM5.9软件特点简介23
2.2DYNAFORM5.9基本模块25
2.2.1坯料工程（BSE）模块25
2.2.2成形仿真（FS）模块28
2.2.3模面工程（DFE）模块30
2.3DYNAFORM5.9软件新功能模块简介33
2.3.1成形优化模块33
2.3.2改进主要功能34
2.3.3BSE模块中新实现的性能、特征和功能34
2.3.4DFE模块中新实现的性能、特征和功能34
2.3.5自动设置（AutoSetup）的更新35
2.3.6坯料生成器（BlankGenerator）的新特征36
2.3.7任务提交器（JobSubmitter）的特征和功能36
2.3.8改进和增强的前处理性能37
2.3.9后处理（ETA/Post）中新实现的特征和功能37
2.3.10支持的求解器（LS—DYNA）版本38
2.3.11新实现的PowerPoint插件E3DViewer38
1CAE分析实例详解（一）典型板料冲压成形模拟
第3章圆筒件拉深成形模拟40
3.1导入模型编辑零件名称40
3.2自动设置41
3.2.1初始设置41
3.2.2定义板料零件“BLANK”42
3.2.3定义凹模零件“DIE”44
3.2.4定义凸模零件“PUNCH”46
3.2.5定义压边圈零件“BINDER”47
3.2.6工模具初始定位设置48
3.2.7工模具拉深工艺参数设置49
3.2.8Control菜单控制说明50
3.2.9工模具运动规律的动画模拟演示51
3.2.10提交LS—DYNA进行求解计算52
3.3利用ETA/POST进行后处理分析53
3.3.1观察成形零件的变形过程53
3.3.2观察成形零件的成形极限图及厚度分布云图54
第4章汽车油箱底壳零件拉深成形模拟56
4.1导入模型编辑零件名称56
4.2估算原始坯料及创建凹模参考曲面57
4.2.1创建零件“MPART”单元模型（提取中性层）57
4.2.2创建零件“MPART”及板料轮廓线58
4.2.3抽取零件的上下表面62
4.2.4创建零件“DIE”参考曲面63
4.3自动设置65
4.3.1初始设置65
4.3.2定义板料零件“BLANK”65
4.3.3定义凹模零件“DIE”68
4.3.4定义凸模零件“PUNCH”70
4.3.5定义压边圈零件“BINDER”71
4.3.6工模具初始定位设置72
4.3.7工模具拉深工艺参数设置73
4.3.8工模具运动规律的动画模拟演示74
4.3.9提交LS—DYNA进行求解计算75
4.4利用ETA/POST进行后处理分析75
4.4.1观察成形零件的变形过程75
4.4.2观察成形零件的成形极限图及厚度分布云图75
第5章车门内板零件拼焊冲压成形模拟77
5.1模型准备78
5.2自动设置80
5.2.1初始设置80
5.2.2定义板料零件“BLANK”81
5.2.3定义凹模零件“DIE”83
5.2.4定义凸模零件“PUNCH”86
5.2.5定义压边圈零件“BINDER”89
5.2.6工模具初始定位设置91
5.2.7工模具拉深行程参数的设置92
5.2.8工模具运动规律的动画模拟演示93
5.2.9提交LS—DYNA进行求解计算94
5.3利用ETA/POST进行后处理分析94
5.3.1观察成形零件的变形过程94
5.3.2观察成形零件的成形极限图及厚度分布云图94
第6章电器U形卡头零件弯曲成形及回弹模拟96
6.1回弹96
6.2导入模型编辑零件名称97
6.3自动设置97
6.3.1初始设置97
6.3.2定义板料零件“BLANK”98
6.3.3定义凹模零件“DIE”101
6.3.4定义凸模零件“PUNCH”103
6.3.5定义压边圈零件“BINDER”106
6.3.6工模具初始定位设置106
6.3.7工模具拉深工艺参数设置107
6.3.8工模具运动规律的动画模拟演示108
6.3.9提交LS—DYNA进行求解计算109
6.4回弹设置109
6.5利用ETA/POST进行后处理分析111
6.5.1在后置处理器中读取d3plot文件111
6.5.2回弹分析结果对比112
第7章多步数控弯管成形模拟114
7.1导入弯管数据并创建模型114
7.2自动设置116
7.2.1初始设置116
7.2.2定义管件“Tube”116
7.2.3定义管坯工具“Tools”118
7.2.4工模具弯曲工艺参数设置118
7.2.5控制参数设置118
7.2.6工模具运动规律的动画模拟演示119
7.2.7提交LS—DYNA进行求解计算119
7.3利用ETA/POST进行后处理分析120
7.3.1观察成形零件的变形过程120
7.3.2观察成形零件的成形极限图及厚度分布云图122
第8章电器连接件多道次成形模拟123
8.1导入模型123
8.2自动设置123
8.2.1初始设置123
8.2.2第一步“Forming”125
8.2.3第二步“Triming”128
8.2.4第三步“Forming”130
8.2.5工模具运动规律的动画模拟演示133
8.2.6提交LS—DYNA进行求解计算133
8.3利用ETA/POST进行后处理分析134
8.3.1观察成形零件的变形过程134
8.3.2观察成形零件的成形极限图及厚度分布云图135
第9章多工位级进模成形模拟139
9.1导入模型139
9.2自动设置140
9.2.1初始设置140
9.2.2第一步“Blanking”140
9.2.3第二步“Dummy1”142
9.2.4第三步“Trim1”144
9.2.5第四步“Dummy2”145
9.2.6第五步“Trim2”147
9.2.7第六步“Forming1”147
9.2.8第七步“Bending1”148
9.2.9第八步“Dummy3”149
9.2.10第九步“Trim3”149
9.2.11第十步“Bending2”149
9.2.12第十一步“Dummy4”150
9.2.13第十二步“Trim4”151
9.2.14第十三步“Dummy5”151
9.2.15第十四步“Trim5”151
9.2.16第十五步“Bending4”152
9.2.17第十六步“Dummy6”152
9.2.18第十七步“Trim6”152
9.2.19工模具运动规律的动画模拟演示153
9.2.20提交LS—DYNA进行求解计算153
9.3利用ETA/POST进行后处理分析154
9.3.1观察成形零件的变形过程154
9.3.2观察成形零件的成形极限图及厚度分布云图155
第10章车用加强板热冲压成形模拟157
10.1导入模型并编辑零件名称157
10.2自动设置158
10.2.1初始设置158
10.2.2定义板料零件“BLANK”159
10.2.3定义凹模零件“DIE”164
10.2.4定义凸模零件“PUNCH”164
10.2.5定义压边圈零件“BINDER”164
10.2.6工模具初始定位设置164
10.2.7定义热分析选项参数164
10.2.8工模具拉深行程参数设置167
10.2.9添加冷却工步167
10.2.10工模具运动规律的动画模拟演示169
10.2.11提交LS—DYNA进行求解计算169
10.3利用ETA/POST进行后处理分析170
10.3.1观察成形零件的变形过程170
10.3.2观察成形零件温度等值云图171
CAE分析实例详解（二）先进成形工艺模拟
第11章半球形零件液压成形模拟174
11.1板料液压胀形174
11.2导入模型编辑零件名称175
11.3自动设置176
11.3.1初始设置176
11.3.2定义板料零件“BLANK”176
11.3.3定义凹模零件“DIE”177
11.3.4定义凸模零件“PUNCH”181
11.3.5定义压边圈零件“BINDER”181
11.3.6定义压延筋零件“DRAWBEAD”182
11.3.7工模具初始定位设置184
11.3.8工模具拉深工艺参数设置185
11.3.9工模具运动规律的动画模拟演示186
11.3.10提交LS—DYNA进行求解计算187
11.4利用ETA/POST进行后处理分析187
11.4.1观察成形零件的变形过程187
11.4.2观察成形零件的成形极限图及厚度分布云图188
第12章T形管件液压胀形模拟190
12.1管件液压胀形190
12.2导入模型编辑零件名称191
12.3自动设置192
12.3.1初始设置192
12.3.2定义零件“Tube”192
12.3.3定义工模具零件195
12.3.4工模具初始定位设置199
12.3.5工模具拉深工艺参数设置199
12.3.6工模具运动规律的动画模拟演示201
12.3.7提交LS—DYNA进行求解计算202
12.4利用ETA/POST进行后处理分析202
12.4.1观察成形零件的变形过程202
12.4.2观察成形零件的成形极限图及厚度分布云图203
第13章飞机蒙皮拉伸成形模拟205
13.1飞机蒙皮零件拉伸成形工艺205
13.1.1零件生产工艺简介205
13.1.2选材要求205
13.2导入模型206
13.3自动设置206
13.3.1初始设置206
13.3.2定义板料零件“BLANK”207
13.3.3定义工具“Tools”207
13.3.4工模具拉伸成形参数设置207
13.3.5工模具运动规律的动画模拟演示209
13.3.6提交LS—DYNA进行求解计算210
13.4利用ETA/POST进行后处理分析211
13.4.1观察成形零件的变形过程211
13.4.2观察成形零件的成形极限图及厚度分布云图211
第14章超塑性零件成形模拟213
14.1导入模型213
14.2自动设置214
14.2.1初始设置214
14.2.2定义板料零件“BLANK”215
14.2.3定义凹模零件“DIE”216
14.2.4工模具拉深行程参数设置217
14.2.5约束设置219
14.2.6提交LS—DYNA进行求解计算219
14.3利用ETA/POST进行后处理分析220
14.3.1观察成形零件的变形过程220
14.3.2观察成形零件的成形极限图及厚度分布云图220
参考文献222
内容摘要
本书以基于板料成形有限元分析软件DYNAFORM5.9软件为平台，在详细介绍板料冲压成形CAE分析涉及的基础理论及DYNAFORM5.9软件的基本特点等内容基础上，结合作者多年从事相关领域的教研经验和丰富实践经验，选取8个典型板料冲压成形模拟实例及4个先进冲压成形模拟实例，对具体零件冲压成形CAE分析的具体操作步骤及工艺设置等进行了详细讲解 ，以引导读者掌握应用DYNAFORM5.9软件解决板料冲压成形工程实际问题的能力和技能 。
本书可作为从事板料冲压成形方向CAE分析的工程技术人员学习和培训DYNAFORM5.9软件的初/中级应用教程，也可作为国内各大专院校的本、专科以及硕士研究生等材料加工工程专业的专业特色课程的主讲教材或参考教材。
主编推荐
由ETA公司发布的DYNAFORM软件广泛用于板料冲压成形模拟。
本书是唯一一本以DYNAFORM5.9为平台，结合典型案例介绍板料成形CAE技术中 DYNAFORM软件的模型建立、网格划分、前处理、计算求解及后处理，以引导读者快速掌握应用CAE分析软件解决工程实际问题的技能。
精彩内容
1.3.8提高分析效率的方法
本教程实例均采用板料成形CAE分析软件——DYNAFORM软件进行分析计算，该软件以动力显式算法为主，但对重力载荷和回弹等采用隐式算法，因此在进行具体CAE分析计算时，需确保每步时间增量必须小于由系统最高固有频率所确定的临界时间步长。对于板料冲压成形问题，因为这个临界时间步长通常要比成形时间小几个数量级，所以利用动力显式解法求解板料成形过程受到了一定的限制，为能够确保在可接受的时间内完成分析，实际计算中主要可采用以下方法以提高CAE分析计算效率：
（1）提高虚拟冲压速度计算时使冲压速度提高n倍，则整个分析时间可降低n倍。但这种虚拟的冲压速度势必造成计算结果可信度的降低。应该通过实际的计算并和实验结果相比，从而在精度和效率上寻求一种平衡。根据经验，若能使整个变形时间在最大固有周期10倍以上，即可保证选择的虚拟速度较合理。
（2）提高虚拟质量将板料质量密度提高门倍，则临界时间步长可增大刀“2倍，相应地计算时间缩短刀2倍。但是在惯性力影响较大的场合，使用虚拟质量必须慎重。虚拟冲压速度和质量密度会带来额外的动态效应从而引起计算误差。因此，必须选择合理的虚拟冲压速度和质量密度以兼顾计算的效率和计算精度。
1.4板料冲压成形缺陷分析
板料冲压成形过程中会产生不同的成形缺陷。各种缺陷对冲压零件的尺寸精度、表面质量和力学性能将产生较大影响。总体而言，板料冲压成形过程中所产生主要成形缺陷有：起皱、破裂和回弹三种类型。
1.4.1起皱
起皱是压缩失稳在板料冲压成形中的主要表现形式。薄板冲压成形时，为使金属产生塑性变形，模具对板料施加外力，在板内产生复杂的应力状态。由于板厚尺寸与其他两个方向尺寸相比很小，因此厚度方向是不稳定的。当材料的内应力使板厚方向达到失稳极限时，材料不能维持稳定变形而产生失稳，此种失稳形式为压缩失稳。另外，剪切力、不均匀拉伸力以及板平面内弯曲力等也可能引起起皱。起皱的临界判断一般基于三种准则：静力准则、能量准则和动力准则。在有限元数值模拟中比较通用的是建立在能量准则基础上的HILL提出的关于弹塑性体的失稳分支理论。
采用DYNAFORM软件进行具体计算时，可通过观察成形极限图及板料厚点增厚率来预测和判断给定工艺条件下冲压零件可能产生的起皱，并通过修改毛坯形状、大小，模具几何参数或冲压工艺参数，如：压边力大小、模具间隙等措施予以消除。
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