LS-DYNA在冲压成型中的应用：工艺优化的利器

LS-DYNA®在板料冲压成形的仿真运用已达二十余年，以计算精度见长，其应用领域仍在稳步拓展。在此期间，LS-DYNA®研发出先进的材料本构模型，并成功应用于高强钢和铝合金汽车零件的成形分析。与此同时，其隐式求解器在计算稳定性、计算速度和精度上得到了大幅改善，现已成为板料重力加载、压边圈合模和回弹预测等方面的公认算法。LS-DYNA®的模具型面补偿技术能够避免模面制作的反复试错过程，使模具制造省时省力、降本增效。LS-DYNA®在仿真领域拥有诸多初创和独家的前沿技术，是冲压仿真软件的最佳选择。

典型应用:

• 板料重力加载、压边圈合模, 深拉伸

• 回弹预测及模面补偿

• 修边和刺破

• 翻边和包边

• 液压成形

• 电磁成形和温热成形

• 超塑成形

• 抗凹评估

• 修边废料滑出

• 碳纤维零件成形的一步法分析

(a) 增量法

(b) 一步法

增量法与一步法的结果比较

软件功能:

 • 网格自适应

 • 先进材料模型（铝合金和高强钢）   • 光滑接触算法（接触力波动最小化）   • 板料尺寸的一步算法   • 法兰面展开的反求计算   • 参数化输入   • 网格粗化   • 非线性应变路径下基于成形指数的成形性预测   • 碳纤维零件成形后的纤维方向预测   • 基于纤维方向的碳纤维板料初始尺寸预测

(a) 法兰面展开前  

(b) 法兰面展开后

精确的法兰面展开反求计算

重力加载（Gravity Loading）

未变形的板料在重力作用下落到模具表面上，这一过程就是重力加载。在这一过程中，板料的位移很大，但塑性变形很小或者没有。准确地模拟这一过程对后面的成形性，表面质量，以及回弹计算都有较大的影响。LS-DYNA隐式计算功能够迅速，准确地预测这一过程。其中，最重要的一个控制参是*CONTROL_IMPLICIT_FORMING. 有时，为了得到特定的形状，需要对平板预先弯曲。*CONTROL_FORMING_PRE_BENDING 就能满足需要。

冲压成形 （Deep-Drawing）

这一过程的模拟的目的主要是为了预测可成形性（formability）, 并为后续工序提供准确的变形信息。为了提高技术效率，选用的初始网格都比较大，然后根据模具的曲率来细化网格（mesh adaptivity）. 对这一过程的模拟，参数选择非常重要。对模具设计初期，对预测的准确性要求不是太高，这样可以选用相应的参数，使计算能很短的时间内完成。如果是为了回弹做准备，则要选用另外的参数来保证计算的准确性。在LS-PREPOST 中的EZ-SETUP 为用户提供了相应的参数。

切边（Trimming） 板料成形完后，需要将多余的材料切掉。为了满足不同的切边过程，LS-DYNA提供了两种选择：第一种是沿着一个方向进行剪切，这种方法适用于大部分切边模；第二种方法中的剪切方向不是固定的，而是随着板料的法向的改变而改变。剪切完后，在边界上的有些网格可能会很不规则，从而影响后续的模拟。*CONTROL_CHECK_SHELL 就可以用来修整这些边界单元。

回弹预测 （Springback Prediction）

上下模分开后，板料的内应力不再平衡，从而导致板料变形。LS-DYNA中的隐式计算功能最初的主要应用就是为了回弹计算。回弹预测的精度很大程度上依赖于成形模拟中的参数选择，材料模型及参数的选取。经过大量的计算，我们已经得到了一套可靠的参数，从而使用户能得到准确的回弹预测。另外，LS-DYNA中 有近三百种材料模型，从而能够满足不同的用户需求。经过大量的用户反馈和文章显示，LS-DYNA 在回弹计算中一直优于其他软件。

回弹补偿（Springback Compensation）

利用预测结果对回弹进行补偿，这将大大地节省时间和模具制造费用。回弹补偿是一个非线性问题，一次补偿很难到位。根据这一特点，LS-DYNA的回弹补偿可以进行多步迭代。对于大部分问题往往需要两到三次迭代才能达到目标。经过补偿后，LS-DYNA能自动修改修改模具的表面，以及压边圈。有于它的稳定可靠，现在已经被大量应用于模具生产中。

一步法 （One Step Method ）

在模具设计之前，一步法可以用来粗略地估计板料的可成形性。同时此种方法可以被用来获得初始板料尺寸。由于它的简单和高效，一步法在模具设计中受到相当地重视。LS-DYNA 中 的一步法可以让用户有多种选择，比如选择拉深筋，压边力等。

切边线的设计（Trimming Curve Development） 在设计切边模具中，切边线的设计可能最具挑战性。零件的翻边，包边需要展开到模具表面。为了这一需要，LS-DYNA提供了 Un-flanging 的功能。如果得到的初始切边线不满意，用户还可以用*INTERFACE_BLANKSIZE_DEVELOPMENT 来进行迭代，从而得到满意的切边线

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