Dynaform中工具速度對計算時間及結果精度的影響

2016-11-15  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

注:本文根據印雄飛《板料成形數值模擬中計算時間的控制》改寫

Dynaform軟件使用Lsdyna作為求解器,lsdyna是典型的動力顯式求解器(當然現在也可以進行隱式計算,但是板料的成形過程還是顯式算法),對同一個算例,在dynaform中能夠決定計算時間的因素主要是三個,1單元大小,2,最小時間步,3,工具速度。這里我們講一下后兩個因素。

最小時間步:Lsdyna是動力顯式算法(這里略去公式等1萬字),動力顯式算法是有條件穩定的,其條件就是每步時間增量必須小于由系統最高固有頻率所確定的臨界時間步長。對于板料成形這類準靜態問題,這個臨界步長通常要比成形時間小幾個數量級。考慮一個典型的沖壓成形過程分析,單元大小10mm左右,選擇通常的材料參數,若要保證滿足顯式算法的穩定條件,則時間步長大約在2E-6數量級,對于一個費時1s的沖壓過程,需要500 000個時間步才能分析完成,這顯然是不實際的。所以利用動力顯式算法求解板料成形這類靜態過程時,時間步長的選取是印象計算時間的關鍵因素。而時間步長主要與單元大小和某些材料參數相關(可見我另一篇博文),在dynarom中,時間步的設置窗口如下圖1:

圖 1

2 虛擬沖壓速度。計算時使沖壓速度提高N倍,則整個分析時間可縮短N倍。但是這種虛擬的沖壓速度勢必造成結果可信度降低。如何在精度和效率上尋求一種平衡,到目前為止尚沒有得到令人信服的方案。一般來說,保證板料成形的靜態變形過程的虛擬速度是可以接受的。

為了研究虛擬沖壓速度對模擬結果的影響,采用厚0.5mm,外徑98MM的薄板進行圓筒拉伸實驗,模具見圖和主要幾何尺寸如圖2所示。為了便于比較,計算模型的模具尺寸、板料材料參數、成形工藝條件盡可能保持與實際的實驗時的工況一致。

圖 2

材料參數有單拉實驗確定(此處略去1萬字,想了解詳情,請看原文),計算與實驗所得數據比較請看下圖3

圖 3

從實驗與模擬的結果可以看出,虛擬沖壓速度對計算效率影響極大,圖3表明,若采用實際的沖壓速度計算,即使對圓筒件這類簡單的沖壓成形分析,其計算時間也是不能承受的,計算效率幾乎與虛擬沖壓速度的大小成正比,沖壓速度提高10倍,計算時間也基本上可以縮短10倍,圖3中幾種情況下總拉伸力的計算結果與實驗值相差都在6%以內。但是過分的加大虛擬沖壓速度,對起皺的模擬誤差較大。從國內外的研究資料來看,其主要原因是虛擬沖壓速度的提高加大了關系的影響,從而使起皺的起始時間滯后。

另為什么不使用增加虛擬質量的方法改變時間步,因為增加質量會增加慣性力的影響

注:現在我博客的訪問量好像還可以,但是為啥就沒幾個人留言呢!

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