abaqus从入门到精通（29）冲模过程仿真分析-凯发网站

4.6.5 定义装配

在module下拉列表框中选择assembly选项，单击工具区中的create instance图标，弹出create instance对话框，在parts选项组中选中全部选项，保持各项默认值，如图4-55所示，单击ok按钮。

4.6.6 设置分析步

在进行接触分析过程中，必须保证部件间平稳接触（动力冲击问题除外），否则将导致严重的不收敛。求解本实例的分析步如下。

（1）分析步initial：该分析步用来定义边界条件。

（2）分析步1：建立毛坯与夹具之间稳定的接触关系。固定毛坯，防止毛坯在重力的作用下产生初始移动，同时分别给夹具、模具一个朝向毛坯的位移，使夹具与毛坯、模具与毛坯分别产生接触。具体创建过程如下。

在module下拉列表框中选择step选项，进入分析步编辑界面。单击工具区中的create step图标，弹出create step对话框，在name文本框中输入“step-jiechu1”，类型选择static,general，其余选项不变，单击continue按钮。弹出edit step对话框，设置nlgeom为on，单击ok按钮，完成分析步1的创建。

（3）分析步2：移除对毛坯右端面的固定。分析步1中建立了夹具与毛坯、模具与毛坯的接触关系，已可以使毛坯的右端面保持在一定位置，因此在本分析步取消对毛坯右端面的固定。具体创建过程如下。

单 击 图 标 ， 在 name 文 本 框 中 输 入 “step-yichu” ， 类 型 选 择static,general，其余选项不变，单击continue按钮。弹出edit step对话框，此时的nlgeom状态默认为on，单击ok按钮，完成分析步2的创建。

（4）分析步3：施加夹持力。为方便设定夹持力的大小，在本分析步中将取消夹具的位移边界条件，并在夹具的参考点施加夹持力。具体创建过程如下。

单击图标，在name文本框中输入“step-jiachi”，其余选项不变，单击continue按钮。弹出edit step对话框，直接单击ok按钮，完成分析步3的创建。

（4）分析步4：使压头与毛坯建立稳定的接触关系。在本分析步中，给压头一个较小的位移，使之与毛坯发生稳定接触，以确保仿真结果更好地收敛，同时取消对毛坯右端点的竖直约束。由于在这个分析步中建立接触条件可能是非常困难的，所以设置初始时间增量步为10%的总体时间。具体创建过程如下。

单击图标，在name文本框中输入“step-jiechu2”，其余选项不变，单击continue按钮。弹出edit step对话框，选择incrementation选项卡，在increment size后的initial栏中输入“0.1”，单击ok按钮，完成分析步4的创建。

（5）分析步5：冲头对毛坯的冲压。在这一分析步，将完成冲头对毛坯的冲压过程模拟。由于模拟过程中存在着强烈的非线性，因此，在综合考虑计算时间的基础上，最大增量步应尽量大，增量步长设置应尽量小。具体创建过程如下。

单击图标，在name文本框中输入“step-chongya”，其余选项不变，单击continue按钮。弹出edit step对话框，选择incrementation选项卡，在increment size后的initial栏中输入“0.0001”，minimum栏中输入“1e-006”，maximum栏中输入“1”，如图4-56所示，单击ok按钮，完成分析步5的创建。

（7）创建完毕后，单击step manager图标，打开step manager对话框，可以查看所创建的分析步，如图4-57所示。

4.6.7 定义接触

在本实例中，假设毛坯与冲头之间的摩擦为零，毛坯与模具、夹具之间的摩擦系数为0.1。同时在定义接触的过程中，应定义刚体表面为主面，柔体表面为从面。下面首先定义接触面集合。

1．定义接触面

在module下拉列表框中选择load选项，进入载荷编辑界面。选择菜单栏中的tools→surface→manager命令，弹出surface manager对话框，依次创建下列集合。

（1）surf-moju：冲模面向毛坯的端面。

单击create按钮，弹出create surface对话框，在name文本框中输入“surf-moju”，单击continue按钮，选中如图4-58（a）中所示端面，由于模具是解析刚体，在创建面时abaqus/cae会在窗口底部提示区中显示“choose a side for the edges: magenta,yellow”，这时应选择刚体的外侧所对应的颜色，在主操作区单击鼠标中键确认，surf-moju集合建立完毕。

提示： ①若在选择表面过程中，两个部件间的表面相互干扰无法正确选择，可以单击视图区上方的create display group（创建显示组）按钮，通过隐藏干扰部件来实现表面的正确选择。

②在选择刚体上的面时，单击鼠标后，整个刚体都会变红，而不是只有选中的面才变红，但利用这些定义过的表面定义相互作用的接触对时，只有被单击的面才会被标记。

（2）surf-jiaju：夹具面向毛坯的端面。

单击create按钮，弹出create surface对话框，在name文本框中输入“surf-jiaju”，单击continue按钮。选中如图4-58（b）中所示端面，在视图区单击鼠标中键确认。在提示区显示“choose a side for theedges: magenta,yellow”，这时应选择刚体的外侧所对应的颜色，在视图区单击鼠标中键确认，surf-jiaju集合建立完毕。

（3）surf-chongtou：冲头面向毛坯的端面。

单击create按钮，弹出create surface对话框，在name文本框中输入“surf-chongtou”，单击continue按钮。选中如图4-58（c）中所示端面，在视图区单击鼠标中键确认。在提示区显示“choose a side for theedges: magenta,yellow”，这时应选择刚体的外侧所对应的颜色，在视图区单击鼠标中键确认，surf-chongtou集合建立完毕。

（4）surf-maopi-t：毛坯的上端面。

单击create按钮，弹出create surface对话框，在name文本框中输入“surf-maopi-t”，单击continue按钮。选中如图4-58（d）中所示端面，在视图区单击鼠标中键确认。

（5）surf-maopi-b：毛坯的底面。

单击create按钮，弹出create surface对话框，在name文本框中输入“surf-maopi-b”，单击continue按钮。选中如图4-58（e）中所示端面，在视图区单击鼠标中键确认。定义完毕后，各接触面集合如图4-59所示。

2．定义接触属性

在module下拉列表框中选择interaction选项，定义无摩擦的接触属性 。 单 击 工 具 区 中 的 create interaction property 图 标 ，弹出createinteraction property对话框，在name文本框中输入“intprop-nof”，各项参数都保持默认值，单击continue按钮。弹出edit contact property对话框，选择mechanical→tangential behavior选项，在friction formulation下拉列表框中选择frictionless选项，如图4-60所示，单击ok按钮。

3．定义摩擦属性

（1）单击工具区中的create interaction property图标，在弹出对话框的name文本框中输入“intprop-f”，各项参数都保持默认值，单击continue 按 钮 。 弹 出 edit contact property 对 话 框 ， 选 择mechanical→tangential behavior选项，在friction formulation下拉列表框中选择penalty（罚函数）选项，在下方数据表中设置friction coeff（摩擦系数）为0.1，如图4-61所示，单击ok按钮。

（2）摩擦属性定义好后，可以单击工具区中的interaction propertymanager图标进行查看，如图4-62所示。

4．定义面的接触关系

在本实例中，主要涉及以下几种接触关系。surf-moju（冲模上表面）与surf-maopi-b（毛坯底面）之间的有摩擦接触关系。

surf-jiaju（夹具下表面）与surf-maopi-t（毛坯上表面）之间的有摩擦接触关系。

surf-chongtou（冲头端面）与surf-maopi-t（毛坯上表面）之间的无摩擦接触关系。

下面以surf-moju（冲模上表面）与surf-maopi-b（毛坯底面）之间的有摩擦接触关系为例，具体定义过程如下。

（1）单击工具区中的create interaction图标，在弹出对话框的step下拉列表框中选择initial，然后单击continue按钮。此时要求选择master surface，单击窗口底部提示区右侧的surfaces按钮，在弹出的region selection对话框中选中surf-moju，再单击continue按钮。

（2）此时要求选择slave surface，单击提示区的surfaces按钮，在弹出的region selection对话框中选中surf-maopi-b，单击continue按钮。

（3）在弹出的edit interaction对话框中，不改变默认的参数sliding formulation:finite sliding，在contact interaction property下拉列表框中选择intprop-f选项，如图4-63所示，单击ok按钮。

按上述方法，为夹具下表面（surf-jiaju）与毛坯上表面（surfmaopi-t）之间建立有摩擦的接触关系；为冲头端面（surf-chongtou）与毛坯上表面（surf-maopi-t）之间建立无摩擦的接触关系。单击interaction manager图标可对建立好的接触关系进行查看，如图4-64所示。

（内容、图片来源：《abaqus 2020有限元分析从入门到精通》，侵删）

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