U型件冲压有限元模拟[范文]

 1.1  课题研究的目的意义

我们将工件在卸载过程中产生的反向弹性变形称之为回弹现象，它是板料冲压成型过程中存在的一种普遍现象。

U型件冲压有限元模拟模具几何构型及参数图

在U型件冲压生产的过程中，把U型冲压件的弯曲回弹视为弯曲工艺研究的重点内容。对于金属板料的加工，在其弯曲成型过程中，取得塑性变形的同时总是伴随着弹性变形。在冲压完成后，将弯曲件的载荷卸除，此时，取出的弯曲件必然会发生弹性恢复，它的外形、弯曲角度和工件尺寸都会发生变化，其方向与对工件施加载荷变形的方向相反，使得冲压件的几何精度受到损害，形成U形弯曲件产生较难解决的回弹问题。

如何解决板料回弹问题成为了冲压成形过程中最需要解决的一个难题，在以往的冲压试验中，可以通过经验回弹公式进行预测，但并不是很准确，或是在冲压完成后进行补偿工作，耗时耗力，因此，运用Abaqus对冲压进行仿真，解决冲压产生的回弹问题具有重要的意义。

1.2  课题背景

1.2.1 有限元分析

在有限元分析中，每当遇到一个比较繁琐的问题时，通过运用将复杂的问题简单化的方法，解决问题，假设对每个元素进行适当（更加简单）的近似，当导出的域达到了一定的条件，就可以顺利的解决问题了。

通过运用有限元分析可以解决很多复杂的问题，有许多实际的问题很难找到一个较为确切的解决方法，而有限元法则是通过将问题简单化，得到一个近似，从而解决实际的问题。使有限元成为工程分析的重要手段的原因，还因为它可以适应各种复杂的形状，并且具有很高的精度。

U型件冲压有限元模拟回弹角的定义

有限元分析（FEA）是运用数学近似的方法来进行模拟计算的，在模拟计算的过程中，使用了简单和互动的元素，也称之为单元。

有限中的元素，是可以表示实际连续域的那些离散集合。直到近几个世纪，我们对有限元的了解逐渐增加，举个例子，我们可以运用有限数量的线性元素，来近似出圆的圆周，但作为一种方法被提出，而是最近的事。矩阵近似法就是有限元法的前身，它被广泛运用于结构强度的计算。有限元法具有很好的特性，便捷、有效、实用。这使得有限元法达到了广泛的运用，随着时代的发展，计算机被大面积的普及，还有科学家们几十年的努力，有限元法几乎被运用于所有的科技领域中，已经成为了一种高效的，实用的，不可缺少的数值分析方法。

1.2.2  ABAQUS简介

ABAQUS的诞生还要归功于科学家们的科学研究和不断的工程实践，在提高ABAQUS功能的同时，还丰富了软件的内容，通过开发各种各样的单元模型，添加新的材料本构，使得软件与科学研究共同发展; ABAQUS为工程分析节省了大量的时间，它很好的解决了长时间的低水平重复工作，将层次的过程复杂化，使得工程分析得到了优化。

由于ABAQUS的非线性力学分析，使其在众多大型先进的有限元分析软件中脱颖而出，尤其在机械，化学，民用，材料，电气和其他设计方面处于世界领先地位，而且得到广泛的应用。它可以进行应力，变形，振动和机电耦合分析等静态和动态分析的结构;它有一个丰富的单元模型，如杆，梁，板壳或者固体等;可以模拟各种材料性能，如金属，橡胶，塑料等[1]。

ABAQUS由ABAQUS/Standard模块和ABAQUS/Explicit两个重要的分析模块组成[2]。

Standard模块是一个一般的分析过程，它可以解决静态问题，动态问题和焊盘响应的问题，还可以解决很多线性与非线性的问题。

Explicit模块具有特殊的分析功能，它不仅可以解决高度非线性问题，还适用于动态、瞬态事件。如，成型问题，冲击问题，爆炸问题等。

1.3  课题研究的内容

本文运用有限元模拟对U型件冲压进行仿真，研究冲压产生的回弹问题，主要研究内容如下：

（1）运用Abaqus软件对冲压进行模拟，仿真过程中，假设板料为高强钢DP590，使用其材料的各项参数。

（2）冲压结束后，进行回弹仿真，观察并记录板料的回弹现象。

（3）研究板料的回弹因素，解决板料回弹问题。

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