详解Abaqus多分析步冲压模拟流程

Part模块：

案例中共有5个Part，分别为finaltop，finalbot，smoothtop，smoothbot，deform。前四个Part为刚体，每个Part带有一个RP点，deform为柔性体。

Property模块：

密度为4.55E-9t/mm3（动力学分析必须定义密度），弹性模量为2.1E5MPa，泊松比为0.3，塑性参数如下图所示。零件Deform为柔性体，简化为壳单元，厚度为1mm。

   材料的塑性参数
 

Assembly模块：

由于壳单元是有厚度的，所以建模时，要预留出壳单元的厚度（模具的上下模留有一定的间隙）。

   有限元模型
 

Step模块：

Explict显式动力学分析步（冲压分析似乎都是动力学模拟冲压，静力学模拟回弹），共7个分析步，每个分析步的时间是我自己设置的，没有按照案例中的来。

   分析步设置
 

每个分析步的后处理动画输出20帧，可以适当增大两个0.1s分析步的输出帧数，场变量与历史变量的输出设置默认。为了减少odb文件的大小，可以不输出历史变量（提交job时会有warning忽略掉即可），减少场变量中的输出选项。

   场变量的输出设置
 

Load模块：

先介绍Load模块，明确整个分析流程后，再介绍Interaction接触模块。共建立了10个载荷，载荷是我自己建立的，案例中建立的载荷看起来有些乱。

   边界条件的设置
 

先介绍两个spc约束，建立在initial初始分析步，spc1与spc2分别约束smoothbot与finalbot两个零件的6个自由度，因为两个下模是不动的，并且贯穿7个分析步。

   Spc1载荷（与spc2类似）
 

disp1载荷：smoothtop上模在position1分析步中沿Y方向移动60mm。因为这个载荷只在position1这个分析步起作用，所以后续分析步中设置为deactive（不激活），动力学分析添加位移载荷要定义幅值曲线，由于接触关系不是很复杂，幅值曲线设置为线性的即可。

   disp1载荷设置
 

disp2载荷：零件deform在position2分析步中沿X轴负方向移动220mm。后续分析步同样deactive不激活。由于disp2载荷与disp1载荷所在分析步的分析时长相同，所以可以使用相同的幅值曲线。

   disp2载荷设置
 

form1载荷：form1载荷在两个分析步中起作用。smoothtop上模在forming1分析不中沿Y轴向下移动60mm。由于forming1分析步涉及到接触关系，forming1分析步的分析时间为0.1s（稍大一点），并定义一个新的幅值曲线（Amp-2）。

   form1载荷forming1分析步的设置
 

smoothtop上模在seprate1分析步中，应约束6个自由度，上模固定不动。后续分析步deactive不激活。

   form1载荷seprate1分析步的设置
 

disp3载荷：finaltop上模在seprate1分析步中沿Y正方向移动60mm。后续分析步deactive不激活。

   disp3载荷设置
 

disp4载荷：零件deform在position3分析步中沿Z轴负方向移动100mm。后续分析步deactive不激活。

   disp4载荷设置
 

form2载荷：finaltop上模在forming2分析步中沿Y轴负方向移动60mm，模拟模具冲压过程。幅值曲线与form1载荷一致，同样后续分析步deactive不激活。

   form2载荷设置
 

disp5载荷：disp5载荷在两个分析步中起作用。零件deform在forming2冲压分析步约束Z方向的自由度，防止在冲压过程中沿Z轴移动。

   disp5载荷在forming2分析步中的设置
 

零件deform在seprate3分析步约束Y和Z方向的自由度，防止在finaltop上模移动过程中，被上模带动（沿Y轴移动）。如果不约束Y轴的自由度，finaltop上模在seprate3分析步移动中会带动deform移动，可能因为有接触关系，这个对比会在后处理中介绍到。而Z方向自由度的约束，是继承上一个分析步的设置，至于Z方向是否应该被约束，读者可自己尝试改变。

   disp5载荷在seprate3分析步中的设置
 

disp6载荷：冲压结束后，finaltop上模在seprate3分析步中沿Y轴正向移动60mm。

   disp6载荷设置
 

nteraction模块：

整个分析流程中共建立了4个接触，是模具finalbot，finaltop，smoothbot，smoothtop分别与毛坯件deform的接触。4个接触对的接触属性是相同的。接触属性为法向硬接触（Hard Contact），切向罚摩擦（Penalty）接触，摩擦系数为0.3。

   接触设置
 

在forming1分析步中建立smoothbot与deform的接触关系（与smoothtop和deform的接触类似，只详细介绍一个），使用Surface to Surface Contact面对面接触，接触对的算法为罚接触（Penalty contact method），可以多核计算。红色的面为主面，因为smoothbot为刚体，比deform柔性体硬，所以将其定义为主面。Deform柔性体定义为从面，但是要注意定义主从面时，主面与从面的法向应该是相对的。由于接触关系只在forming1与seprate1分析步中起作用，所以后续的分析步的接触关系取消deactive。

   smoothbot与deform的接触
 

   smoothtop与deform的接触
 

在forming2分析步中建立finalbot与deform的接触关系（与finaltop和deform的接触类似，只详细介绍一个），使用Surface to Surface Contact面对面接触，接触对的算法为罚接触（Penalty contact method），可以多核计算。

   finalbot与deform的接触
 

   finaltop和deform的接触
 

Mesh模块：

由于都是壳单元，所以划分四边形网格。4个模具为刚体，毛坯件为柔性体，单元的属性默认即可。

Visualization模块：

从后处理动画中看出，在第一次冲压结束后，毛坯件调整位置，做第二次冲压的过程中（forming2分析步），毛坯件发生较明显的‘颤抖’，不知道是应力波现象还会毛坯件发生了回弹，比较了书籍配套的文件，发现分析步时间的设置不同，原本的时间很短，可能是时间较长，速度较小，并且在2个冲压分析步设置了质量缩放系数，速度放大2倍。毛坯件在第一次冲压后，回弹量较明显（个人理解，不知道是否正确）。

   disp5载荷在seprate3分析步中约束Y方向自由度
 

   disp5载荷在seprate3分析步中没有约束Y方向自由度
 

GIF

   后处理动画
 

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