利用DYNAFOR和LS-DYNA进行热力耦合模拟分析

MCADCAM

板料热成形近几年成为行业内的热点研究问题，热力耦合问题自然也备受关注。看了论文里的很多帖子，都没有仔细说明这个过程。现在就个人的一点经验，提出来供大家参考：
       1、对于热冲压模拟，我先在dynaform上建立冷冲压模型，检验各参数定义，特别是模具运动形成和接触定义是否正确。如果正确，进行第2步；
       2、勾选dynaform中的热力耦合选项 Coupled thermal structural analysis，定义热材料、热接触等条件。
       3、生成dyn、blk、mod文件。
       4、打开dyn文件，进行相关参数修改，如热导率、比热等参数；最主要的是修改材料，换成热材料。比方说，在定义冷成形的时候，材料MID为DC06，没有考虑温度对材料性能的影响，那么这个时候，就要将此MID换成新的材料，比方说MAT_106，热粘塑性材料。关于TMID，定义比热熔等参数的曲线或常数。
       5、定义热接触*CONTACT_FORMING_ONE_WAY_SURFACE_TO_SURFACE_THERMAL_ID、热边界*INITIAL_TEMPERATURE_SET、*BOUNDARY_RADIATION_SET等等，保存。
      6、进入LS-DYNA进行调试，根据报错，进行修改。
                下面是我根据Numisheet 2008 BM03做的结果：

MCADCAM

我一般是这么处理的。如果用壳来处理三者的话，我就用dynaform。我看师弟也用dynaform做体单元的，不过我一般不用。如果用体单元的话，则用hypermesh建模，然后导出key文件，再在key文件里添加命令。

MCADCAM

网速不给力，也不知道图片上传成功了没。仅是一点关于热冲压模拟的粗浅经验，拿出来和大家交流一下，期待高手指教，再进步一点！

gdyu_yu

MCADCAM 发表于 2012-5-4 20:18
网速不给力，也不知道图片上传成功了没。仅是一点关于热冲压模拟的粗浅经验，拿出来和大家交流一下，期待高 ...

谢谢分享。热冲压某种程度上可以降低成形力，但是在环保方面似乎不如冷冲压。
向楼主请教几个问题，还请指教。
如何在热冲压过程中保证不氧化？
如何有效控制板料在热成形时的温度？
能否详细介绍一下在模拟中如何做冷却？
楼主在模拟时用的是什么流动应力模型？除了考虑了应变率和温度的影响，还有没有别的因素？
用什么判据判断板料热成形过程中产生的塑性失稳？怎么得到刚开始发生集中性失稳时刻的应变？
楼主对热冲压成形的应用前景有什么看法？

wangyingyongle

其实在热成形模拟这块应该成熟了，但是有几点困难：
1、成形中弹性模量是温度函数，是一个变化量；
2、材料的选择，mat_106误差很大。不过楼主做到这个程度已经很好了。我用Jc模型做过。但不理想。
3、如果成形我们不考虑相变，那么加入冷却孔的冷却过程呢？热换边界可以设置为冷却孔，但是淬火相变对零  件形状影响最大，相变相关数据的引入是一个难题。
4、说实话，热力耦合这块应该好做。但是热-力-相变三者耦合却很难，这应该才是热成形的难点。
     我正在研究热成形，用deform做过涉及到相变的模拟，但那时45号钢。高强度钢的模拟却很难，主要是数据难于取得。用lsdyna只能做到热力耦合，热-力-相变却做不了。希望和楼主以及广大网友筒子们共同探讨和研究。我的QQ：1002522975  

MCADCAM

热成形过程防氧化主要有两种方式，一是采用带涂层的板料，二是在加热过程中采用氮气保护。
关于板料在热成形过程中的温度，一般在800~850℃左右。这个需要在热板料出炉后，迅速移动到模具上成形。我们自己做的生产线，可以在2s所有移动到模具，板料实测温度保持在780~820，成形后的零件为完全马氏体。
冷却模拟，是我正在做的，目前只有点头绪，但是结果还很稀烂，尚不足以讨论。
在做热力耦合时，我用的MAT_106，是cowper-symonds模型。
模拟中，目前仅考虑了应变率和温度的影响。关于弹性模量，用的是随温度变化的曲线定义的，比热、导热系数、泊松比等也是随温度变化的曲线定义。
冷却水道的模拟，我们正在做，目前还没出结果。
以上就是对二位问题的回复，期待继续探讨！

canquedelan

想问下楼主用的是那个版本的Dynaform啊 ，求解器ls-dyna是那个版本，我用的是5.7   ls-dyna R4.2  ，结果不是太理想，材料选得也是，mat 106，保压时间不太会设置，求楼主指点啊，多谢

MCADCAM

Dynaform是5.7版，LS-DYNA是R5.1.1。利用dynaform主要是为了生成基本的关键字文件，然后去修改具体的关键字。
通过位移控制模具运动，当模具走完制定行程后，停留保压时间，比方说20s，就可以实现成形和保压。
dynaform只能做壳单元，板料可以设定为厚壳，但是模具只能是壳单元，在成形过程中温度是不变的，这会影响到模拟精度。导致保压后的温度场不对。
建议你先用dynaform，熟悉关键字和整个热成形的定义。然后自己去建立实体单元网格，再写key文件，这样做就更准了。

canquedelan

MCADCAM 发表于 2012-5-23 14:24
Dynaform是5.7版，LS-DYNA是R5.1.1。利用dynaform主要是为了生成基本的关键字文件，然后去修改具体的关键字 ...

谢谢楼主

sayhellotome

在成形过程中模具的温度场如何继承到淬火过程？ 各位有何见解？ 目前来看热冲压过程热-力-相变耦合计算结果应该能满足实际需要了，但是对于其他温度区间尚存在问题。欢迎做这方面工作的朋友联系探讨：QQ23521282

421127387

学习学习

380926767

您好，我想咨询一下，有没有关于铝合金的应力应变曲线、弹性模量，比热、导热系数、泊松比等随温度变化的曲线，可不可以分享一下！我初次用dynaform做温成形模拟，想找点数据练习一下！

380926767

gdyu_yu 发表于 2012-5-4 20:32
谢谢分享。热冲压某种程度上可以降低成形力，但是在环保方面似乎不如冷冲压。
向楼主请教几个问题，还请 ...

您好，我想咨询一下，有没有关于铝合金的应力应变曲线、弹性模量，比热、导热系数、泊松比等随温度变化的曲线，可不可以分享一下！我初次用dynaform做温成形模拟，想找点数据练习一下！

gdyu_yu

380926767 发表于 2013-3-8 10:32
您好，我想咨询一下，有没有关于铝合金的应力应变曲线、弹性模量，比热、导热系数、泊松比等随温度变化的 ...

这个需要自己做实验获取材料性能数据。

380926767

gdyu_yu 发表于 2013-3-8 13:23
这个需要自己做实验获取材料性能数据。

请问用dynaform做温成形，导入的模型板料和凸凹模是壳体还是实体呢？

龙川神奇

新手，学习了，

pavon

MCADCAM 发表于 2013-3-12 16:34
我一般是这么处理的。如果用壳来处理三者的话，我就用dynaform。我看师弟也用dynaform做体单元的，不过我一 ...

请教楼主，可不可以模具是壳单元，然后板料是实体单元这样的？做双层板热冲压的时候怎么处理板料之间的接触啊？是用合并节点还是GLUE命令？谢谢！