工具頭的運(yùn)動(dòng)加載

　　由于工具頭的運(yùn)動(dòng)軌跡多為空間曲線,用ANSYS直接模擬這樣的空間曲線運(yùn)動(dòng)還比較困難,目前采用的方法是用若干較小的直線段對(duì)曲線進(jìn)行分段逼近.每個(gè)直線段起點(diǎn)和終點(diǎn)均給以相應(yīng)的坐標(biāo),坐標(biāo)以相對(duì)位移增量的形式給出(相對(duì)于工具頭初始位置),且每個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)時(shí)間點(diǎn),這樣即可完成對(duì)工具頭運(yùn)動(dòng)軌跡的模擬。

　　成形方盒件時(shí)，工具頭的位移軌跡加載。把X、Y、Z方向的位移增量表示為時(shí)間的函數(shù)，通過(guò)運(yùn)動(dòng)合成實(shí)現(xiàn)整個(gè)加載過(guò)程。

　　在工具頭運(yùn)動(dòng)速度控制方面，為了減少計(jì)算時(shí)間，通常采用增加工具頭運(yùn)動(dòng)速度的方法，在模具成形時(shí)，模擬速度一般為實(shí)際速度的100倍左右，在這里也沿用這一方法進(jìn)行模擬，即縮短相鄰兩點(diǎn)間的時(shí)間間隔。多數(shù)情況下可獲得較好的解，當(dāng)出現(xiàn)與實(shí)際情況不符的解時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低模擬速度。

　　邊界條件的處理

　　板料漸進(jìn)成形過(guò)程中邊界條件的處理也是比較重要的一環(huán)。在實(shí)際模擬中對(duì)板料的邊界條件進(jìn)行相應(yīng)的簡(jiǎn)化，建模時(shí)板料和托架及壓邊框即固連在一起，實(shí)際上即相當(dāng)與將板料被壓邊框壓住的部分自由度全部限制住，僅給予托架沿Z軸(垂直)方向的位移自由度，對(duì)頂支撐模型約束所有的自由度，這樣即達(dá)到與實(shí)際成形情況相符的目的。

　　模擬結(jié)果的后處理

　　后處理是指檢查分析的結(jié)果，這是分析中最重要的一環(huán)。ANSYS本身自帶有兩個(gè)后處理器可用以顯示和分析模擬的結(jié)果。POST1通用后處理器可以觀察整個(gè)模型或模型的一部分在某個(gè)時(shí)間上針對(duì)特定載荷組合時(shí)的結(jié)果，可進(jìn)行模擬結(jié)果彩色等值云圖、梯度、矢量圖等顯示，以及各種結(jié)果數(shù)據(jù)的列表。可將成形板料的變形圖以及應(yīng)力、應(yīng)變分布圖顯示出來(lái)。關(guān)鍵點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)果還可以列表顯示保存。POST26為時(shí)間歷程后處理器，可在瞬態(tài)分析中以圖形表示產(chǎn)生結(jié)果項(xiàng)與時(shí)間的關(guān)系或在非線性分析中以圖形表示作用力與變形的關(guān)系。可用該處理器將漸進(jìn)成形過(guò)程中，板料變形隨工具頭運(yùn)動(dòng)的變化情況顯示出來(lái)。另外LSTC公司開(kāi)發(fā)的軟件LS-POST作為后處理器兼具上述兩個(gè)后處理器的特點(diǎn)，操作簡(jiǎn)單快捷。板料漸進(jìn)成形模擬及用LS-POST顯示方盒件加工到第四層時(shí)的塑性應(yīng)變圖。

　　結(jié)束語(yǔ)

　　金屬板料漸進(jìn)成形不同于傳統(tǒng)的整體成形，影響工件質(zhì)量的因素非常復(fù)雜，金屬板料漸進(jìn)成形的有限元模擬可以對(duì)成形參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，對(duì)成形結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)以及缺陷診斷，是改進(jìn)這一成形工藝的強(qiáng)有力的工具。然而這一模擬還處于起步階段，板料漸進(jìn)成形是一個(gè)涉及多門(mén)學(xué)科的塑性成形過(guò)程，在使用有限元方法進(jìn)行板料漸進(jìn)成形過(guò)程模擬方面還需要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行進(jìn)一步研究：

　　(1)對(duì)工具頭較復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行模擬還存在一定困難。目前大多進(jìn)行規(guī)則曲面的模擬，因此在較復(fù)雜的軌跡加載方面需對(duì)ANSYS進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

　　(2)對(duì)于模擬過(guò)程中影響板料變形的參數(shù)和成形結(jié)果之間的關(guān)系需進(jìn)一步分析，如工具頭的運(yùn)動(dòng)速度、單層進(jìn)給量和邊界條件等，建立影響板料變形的參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，為優(yōu)化模擬參數(shù)，預(yù)測(cè)板料變形提供理論依據(jù)。

　　(3)由于板料漸進(jìn)成形的成形特點(diǎn),決定了對(duì)其成形工藝過(guò)程進(jìn)行有限元模擬時(shí)必然要耗費(fèi)大量的機(jī)時(shí),目前模擬方盒件20層成形需要上百小時(shí),因此需對(duì)諸多影響模擬時(shí)間的因素如最小時(shí)間步、網(wǎng)格劃分、工具頭的速度控制以及建模規(guī)劃等方面進(jìn)一步研究。