金属板材体积成形

金属板材体积成形是指金属的塑性变形区域较小与板材厚度相差不大的工艺。例如,成形工艺、小半径弯曲和小尺寸压制等工艺。这些过程具有明显的局部变形,在板厚方向的应力应变状态变化很大。这种变形区需要用实体有限元来模拟,因为使用三维壳单元会造成很大的精度损失,或者使求解器无法运行来进行模拟。

传统的板料小零件成形,也是我们所指的金属板材体积成形。在QForm软件中,由于有限元网格数量多,计算时间过长,对车身零件等大面积零件的模拟效率低下。然而,由于仿真过程的高度并行化和在QForm软件中解决二维问题的特殊算法,对轴对称零件的尺寸和复杂性没有限制。

钛合金杯在QForm中的拉深模拟,弹性应变场

功能

● 可以计算板料厚度方向的变形分布

● 计算零件的形状干涉或成型几何元素模型

● 确定在低半径刀具区域内局部形状变化引起的累积应力值,以评估它们对零件性能的进一步影响

● 精确求解的成形问题

实际实验与QForm仿真结果的比较。BAI&Wierzbicki断裂准则的最大值表明会出现裂纹。 带肋凸模在QForm中的杯形拉深模拟。塑性应变场

QForm优势

● 准确模拟冷变形的弹塑性材料模型及回弹预测

● 按已知标准预测破坏,如Cockroft-Latham、Kolmogorov、Verzhbitskiy等。

● 预拉伸复合模具的模拟

● 带有多个运动元件的弹簧加载工具的仿真

在QForm中进行拉深模拟。塑性应变场 QForm拉伸测试。有效应力场

案例

下面的动画是板料块体成形模拟的一个很好的例子,桶形拉深。

例子中给出了光滑凸模和翅片式冲压两种成形工艺的比较。结果表明,工件在使用光滑凸模时,在成形过程中被破坏。采用表面微凸版的冲头,由于增加了侧向表面上的接触相互作用,保证了较高的拉深比。

*M. Mrklein, D. Grobel, M. Loffler, T. Schneider and P. Hildenbrand. Sheet-bulk metal forming – forming of functional components from sheet metals / Proceedings of ICNFT 2015, August, 6 – 9, Glasgow, UK / MATEC Web of Conferences 21 01001 (2015).- p.1-12