成形模拟分析过程

有限元模型建立

⑴材料。

通过拉伸试验获得了板料的力-位移曲线，通过数据处理计算，获得板料的屈服强度、抗拉强度、断后伸长率、强度系数、应变硬化指数等力学性能参数。由于本试验无法获得板料的弹性模量以及泊松比，故板料的弹性模量和泊松比根据经验得到。根据试验和数据处理得到测试结果。

2mm板料试样不同角度下的拉伸曲线

⑵网格。

板料模型采用Abaqus自带的网格划分模块划分网格。以三角形与四边形混合的方式划分网格，具体网格参数如表2所示。大端顶的板料网格模型

⑶接触定义。

定义凹模和板料之间以及凸模和板料之间的接触。接触关系为摩擦接触，摩擦系数定为0.1。定义模具的接触面为主面，板料的接触面为从面。各个模型的主从面

⑷边界条件设定

图6所示为大端顶有限元模型，定义凹模和凸模为刚体部件。凹模全固定约束，凹模施加沿+z方向的位移约束，其他自由度固定。

大端顶仿真结果输出

基于上述前处理过程计算所得结果如下：

⑴应力应变结果。

大端顶成形零件的应力应变结果。可以看出，成形后最大应力为571.8MPa，最大应力位于小圆弧成形圆角处。Q345的抗拉强度一般在629MPa左右，成形中应力未超过Q345的抗拉强度，故未发生破裂现象。

从图中可以看出，应变主要集中于小圆弧成形圆角区域。成形结束后最大应变为0.077。最大应变均集中于小圆弧处。

⑵厚度分布结果。

大端顶成形零件的厚度分布结果

可以看出最大厚度为2.12mm，最小厚度为1.96mm，主要减薄区域在大端顶小圆弧成形处。可说明小圆弧处为成形中薄弱区域。从厚度云图上可以看到长边的圆角处增厚率较为明显，该区域易起皱。最大厚度的截面

综上所述，从应力应变，厚度分布都可看出大端顶零件成形时在小圆弧圆角处有破裂趋势。从厚度分布图可以看出大端顶零件成形时在大长边的圆角处有起皱趋势。故小圆弧在成形时为重点关注对象。

总结

⑴本文对大端顶进行了展开，得到展开的边界线，作为仿真模拟的板料模型。并将展开图进行压型模拟仿真，输出结果与压型件模型对比分析，进行局部优化，确定最终展开尺寸。

⑵对大端顶进行仿真模拟，采用展开料为板料，应用Abaqus/Explicit求解器，对其应力应变以及厚度进行求解。并根据厚度云图大致分析其起皱区域。从分析结果来看，大端顶零件在成形过程中一般不存在破裂现象，但长边的圆角处起皱较为明显。总体来说，此产品虽有破裂风险，但成形中并未出现破裂现象，属安全成形。成形的截面尺寸基本符合要求。