conner
CAD CAE CAM ANSYS
corner
СсылкиФорумКонтактыКарта сайтаНовости
Ansys Icem CFX Picture LogoAnsys Fractal Logo
Меню
Главная
Статьи
Примеры
Галерея
ГОСТ
Литература
Форум
Словарь
Скачать
Карта сайта
MenuCon
Главная -> Примеры -> Ansys Multyhysics -> Анализ напряжённого и деформированного состояний при вытяжке цилиндрического стакана

Анализ напряжённого и деформированного состояний при вытяжке цилиндрического стакана

Печать E-mail
Автор: Anton D.   
20.12.2008 13:19

Особенности использования программы LS-DYNA

LS-DYNA (LSTC Corp.) - многоцелевая программа, использующая явную формулировку метода конечных элементов (explicit finite element method). Она предназначена для анализа высоко нелинейных и быстротекущих процессов, а также динамического отклика трехмерных неупругих структур. Первая версия программы LS-DYNA была выпущена в 1976 г. LS-DYNA была и до сих пор является частью оборонной программы США. Пользователями программы являются все известные мировые и российские автомобильные концерны (BMW, Volvo, Toyota, ВАЗ, УАЗ и т.д.), множество аэрокосмических и множество фирм других отраслей.

Особенностью LS-DYNA является явная схема дискретизации по времени. Выбор шага интегрирования по времени в явных методах определяется устойчивостью процесса интегрирования. В общем случае минимальный шаг интегрирования прямо пропорционален размерам конечных элементов и обратно пропорционален скорости движения элементов модели.

Программный комплекс LS-DYNA - это, прежде всего высокоэффективный "решатель". В качестве пре- и постп

роцессора для этого комплекса используются различные программы. В данноv примере предлагается кратко ознакомится с некоторыми принципами построения модели для LS-DYNA с помощью препроцессора Ansys. Следует отметить, что далеко не все возможности LS-DYNA реализованы в пре- и постпроцессоре ANSYS.

Для решения задач листовой штамповки можно применять как оболочечные, так и объемные конечные элементы. Считается, что объемные конечные элементы при значительном количестве элементов по толщине материала дают более точные результаты. С другой стороны оболочечные элементы дают значительную экономию в количестве элементов, а, следовательно, и в скорости решения задачи. В частности для решения задачи удара автомобиля о преграду используют оболочечные элементы. В данной лабораторной работе для материала заготовки будем использовать оболочечные элементы.

Особенностью учебной версии LS-DYNA является отсутствие конечных элементов для решения осесимметричных и плоских задач. Поэтому все задачи приходится решать в трехмерной (3D) постановке. Для того, чтобы сократить количество элементов при решении осесимметричной задачи в 3D постановке достаточно рассмотреть 1/4 объема, заключенного, например, между координатными плоскостями XOZ и YOZ. Для учета осевой симметрии в этом случае необходимо задать соответствующие граничные условия.

Еще одной особенностью комплекса является необходимость разбивать на конечные элементы даже абсолютно жесткие тела. Для сокращения количества элементов такие жесткие тела удобно представить в виде оболочек. Каждая оболочка имеет толщину, а, по умолчанию, все расчеты производятся относительно срединной поверхности оболочки. Для упрощения задачи в данной примере толщину оболочек, представляющих твердые тела (матрицу, пуансон и прижим) мы будем принимать равной 1 мм (в общем случае она может быть любой). Контактный алгоритм комплекса LS-DYNA работает более устойчиво, если в начальный момент отсутствует соприкосновение различных деталей друг с другом.

Материал заготовки сталь: плотность 7.85e-9 т/мм3; модуль упругости 2e5 МПа, коэффициент Пуассона – 0.3, предел текучести – 220 МПа, модуль упрочнения – 800 МПа, коэффициент трения между материалом и инструментом – 0.1. В соответствии с технологическими рекомендациями радиус скругления матрицы и пуансона составляет 6…10 толщин материла, а зазор между матрицей и пуансоном 1.35…1.5 толщины. Удельная сила прижима – 2.5 МПа. Схема операции со всеми характерными размерами приведена на рисунке 1.

 

Схема задачи

Рисунок 1 - Схема задачи

Физическая модель

Рисунок 2 - Физическая модель

 

Конструктивно оформленные части модели в комплексе LS-DYNA удобно объединять в единые компоненты (Part). Каждому такому компоненту соответствует определенная геометрия, материал, константы и конечный элемент (КЭ). С помощью компонент легко задавать граничные условия и контакт. В данной задаче примем следующую нумерацию компонент: заготовка будет иметь - 1, матрица - 2, прижим - 3 и пуансон - 4.

Последовательность решения задачи:

1. Определение имени задачи - "Draw". (U_M: File>Change Jobname ...)


2. Создание модели (Preprocessing)


2.1. Определение типа задачи - Structural, LS-DYNA Explicit. (M_M: Preprocessor > Preferences...)

2.2. Построение геометрической модели.

Геометрическая модель в данной задаче определяется срединными поверхностями. Построение трехмерной модели можно выполнить несколькими способами. В настоящей задаче удобно срединные поверхности заготовки и прижима задать непосредственным построением, а срединные поверхности матрицы и пуансона построить по следующему алгоритму: сначала строим объем в виде полого цилиндра, затем удаляем внутренний объем и внешние ненужные поверхности, потом скругляем сопряженные поверхности радиусом.

Для удобства построения начало координат следует совместить с центром серединной поверхности заготовки, а ось OZ направить воль оси симметрии. В этом случае ось OX будет находиться в плоскости сечения, а ось OY направлена перпендикулярно плоскости сечения. Поскольку задача осесимметричная, достаточно построить 1/4 трехмерной модели.

Не забывайте сохранять базу данных после каждого удачно выполненного пункта!!!

2.2.1.
Построение поверхности прижима (см. рисунок 3)
Построение поверхности с координатой z=0:

M_M: Preprocessor > Modeling > Create > Areas > Circle > Partial Annulus...
(WP X=0, WP Y=0, Rad-1=65, Theta-1=0, Rad-2=100, Theta-2=90).

Поверхность прежима

Рисунок 3 - Поверхность прижима

 

Перемещение построенной поверхности на 2 мм вдоль оси OZ: M_M: Preprocessor > Modeling > Move/Modify > Areas > Areas > (Выбрать поверхность, OK, DZ=2, OK). Перейдя к трехмерному изображению (U_M: PlotCtrls > Pan,Zoom,Rotate ...), и повернув изображение убедитесь, что поверхность передвинута относительной начала координат).

2.2.2. Построение поверхности заготовки (см. рисунок 3.1)

Для удобства создания сетки КЭ представьте заготовку в виде совокупности двух поверхностей - круга радиусом, равным плоской части пуансона и кольца, составляющего остальную часть. После построения этих двух поверхностей не забудьте их склеить (Glue)

 

 

Поверхность заготовки

Рисунок 3.1 - Поверхность заготовки


2.2.3. Построение поверхности пуансона (см рисунок 4)

Построение объема пуансона с координатой z=0
M_M: Preprocessor > Modeling > Create > Volumes > Cylinder > Partial Cylinder…(WP X=0, WP Y=0, Rad-1=0, Theta-1=0, Rad-2=55, Theta-2=90, Depth=80)
.


Объем паусона

Рисунок 4 - Обём пуассона


Необходимо переместить построенный цилиндр на 2 мм вдоль оси OZ.
Далее удалить объем.

M_M: Preprocessor > Modeling > Delete > Volumes Only > (Выбрать объем, OK).


Отрисовка поврехностей

Рисунок 5 - Отрисовка пуассона в поверхностях



 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

conner

Главная | Статьи | Примеры | Галерея | Скачать | Форум

Глоссарий | Литература | Карта сайта | Контакты | Ссылки | Студентам БГТУ

© ProCae.ru При полном или частичном использовании материалов ссылка на www.ProCae.ru обязательна

conner
Rambler's Top100