Strona głównaAbaqusABAQUS: Symulacja wytłaczania dna puszki

ABAQUS: Symulacja wytłaczania dna puszki

ABAQUS: Symulacja wytłaczania dna puszki

ABAQUS to najbardziej wszechstronne i zaawansowane oprogramowanie do analizy i symulacji inżynierskiej w gamie produktów Dassault Systèmes. Jego solver pozwala na nieograniczone symulowanie zjawisk fizycznych z praktycznie każdej gałęzi przemysłu.

Symulacja wytłaczania dna puszki

W tym artykule pokaże symulacje wytłaczania dna puszki w solverze ABAQUS Explicit. Analiza polega na zamodelowaniu ścianki puszki i ustawieniu interakcji z elementami, które będą ją modelować do oczekiwanego kształtu. Ta symulacja jest quasi-statyczna; jest przybliżona i upraszcza pewne aspekty.

ABAQUS - dno puszki

Rys. 1 Dno puszki

Proces formowania jest symulowany w ABAQUS/Explicit; Jedną z zalet stosowania ABAQUS/Explicit do symulacji formowania metali jest taki, że rozwiązuje skomplikowane warunki kontaktu łatwiej niż ABAQUS/Standard.

ABAQUS - dno puszki geometria

Rys. 2 Geometria dna puszki

ABAQUS

Rys. 3 Model 3D dna puszki

Rozpoczynamy w module part, w którym rysujemy naszą geometrię lub pojedyncze części, które możemy przetworzyć na modele 3D, tzw. modele „part”. Istnieje również możliwość pełnego importu modeli stworzonych w innych programach, takich jak SOLIDWORKS.

ABAQUS model part

Rys. 4 Moduł Part

Następnym krokiem jest przypisanie naszego modelu do materiału i ustawienie tzw. sekcji i setów, które są potrzebne do dalszych ustawień analizy.

ABAQUS - moduł property - materiał

Rys. 5 Moduł property – materiał

Kiedy pojedyncze modele mają przypisane właściwości, możemy je złożyć w module assembly oraz dodać krok czasowy. W module step ustawiamy czas i szybkość naszego formowania. Przez rodzaj sytuacji wybieramy rodzaj Dynamic i solver Explicit. Przy kroku czasowym, aby uzyskać płynną animację, warto ustawić amplitudę do kroku czasowego.

ABAQUS - moduł assembly step

Rys. 6 Moduł Assembly i Step

Kolejnym zadaniem jest zdefiniowanie kontaktu półfabrykatu z matrycą i stemplem. Aby utworzyć dno puszki, przesuniemy stempel przesuwając jego sztywne odniesienie do ciała o 0,015m w kierunku ujemnym. Przemieszczenie stempla zostanie zastosowane jako forma warunku brzegowego przemieszczenia. W programie ustawiony został generalny kontakt całego modelu oraz tarcie pomiędzy modelami. Wybrany został rodzaj tarcia „penalty” z współczynnikiem tarcia o wartości 0,1.

ABAQUS - moduł interaction general contact

Rys. 7 Moduł Interaction – General Contact

ABAQUS - moduł interaction - tarcie

Rys. 8 Moduł Interaction – Tarcie

W module Load ustawiamy wszelkie obciążenia i warunki brzegowe, które zadziałają na model w analizie. Tutaj są to utwierdzenia które symulują przebieg wytłaczania. Dzięki nim model blachy zostanie wepchnięty pomiędzy ruchome stemple i uformowany w dno puszki. Kolejną częścią jest już stworzenie podstawowej siatki MES i utworzenie pliku symulacji, odpowiednio w modułach Mesh i Job.

ABAQUS - moduł load - ustawienia obciążeń i warunków brzegowych

Rys. 9 Moduł Load – ustawienia obciążeń i warunków brzegowych

Po przetworzeniu naszej analizy, przechodzimy do modułu Visualization, gdzie powstały wyniki. Tutaj możemy wybrać jaki rodzaj wyników chcemy zobaczyć i dopasować wszystkie dane do naszych potrzeb. Możemy stworzyć wykresy XY oraz uzyskać animację jak składa się nasza puszka.

ABAQUS - model visualization - widok 2D

Rys. 10 Moduł Visualization – widok 2D

ABAQUS - moduł visualization - animacja 2D

Rys. 11 Moduł Visualization – animacja 2D

ABAQUS - strain stress - wykres analizy

Wykres 1 Strain Stress – wykres analizy

Wykorzystując możliwości ABAQUS w module Visualization, możemy bez problemu uzyskać wykresy XY do naszych badań oraz wiele więcej. Na wykresie powyżej zaprezentowany został stosunek Strain do Stress, bardzo przydatny do analizy wytrzymałościowej.

Aby uzyskać widok 3D w przypadku naszej geometrii, musimy rozwinąć obszar blachy przez opcję Sweep o 180 stopni. Musimy wybrać opcję wyświetlania View→ODB z paska menu głównego. Na stronie ODB z zakładkami wybrać Sweep/Extrude i zaakceptować ustawienia domyślne na rozwinięcie modelu. Dzięki temu możemy zobaczyć symulację i wyniki dla modelu 3D.

ABAQUS - model 3D - rozwinięta geometria o 180 stopni

Rys. 12 Model 3D – rozwinięta geometria o 180 stopni

ABAQUS - wyniki dla modelu 3D

Rys. 13 Wyniki dla modelu 3D

ABAQUS - animacja wyników-s-mises-dla-modelu-3D

Rys. 14 Animacja wyników S. Mises dla modelu 3D

ABAQUS - wyniki dla pełnego modelu dna puszki

Rys. 15 Wyniki dla pełnego modelu dna puszki

Następnie w podobny sposób w opcji Lustro, możemy uzyskać pełne dno, czyli pełny model, a do niego wyniki. Dzięki temu możemy małym kosztem obliczeniowym dostać pełny model 3D. Szybsza symulacja i małe wielkości plików przy przydatnej pełnej wizualizacji.

Podsumowując: w programie ABAQUS możemy szybko uzyskać analizę wytłaczania z pełnym formowaniem. Jest to zasługa obliczeń Dynamic w solverze Explicit, która pozwala na odkształcenie materiału. Niskim kosztem pamięci komputera, dostajemy analizę na bazie 2D, którą w kilku krokach możemy przekształcić w model trójwymiarowy do wizualizacji wyników. Jest to tylko mała dawka tego, do czego stworzony został program ABAQUS.

Podziel się:

Po zdobyciu tytułu magistra na Politechnice w Poznaniu i kilku stażach w działach konstruktorskich, zacząłem pracę jako inżynier symulacyjny, głównie związaną z tematyką dotyczącą rozwiązań MES(FEM). Następnie po nabyciu doświadczenia podjąłem pracę w warszawskim oddziale DPS Software, gdzie doskonale swoją wiedzę w programach symulacyjnych firmy Dassault Systems. Od Solidworks i 3Dexperience, aż do mojej specjalizacji czyli Abaqus. Wolny czas spędzam aktywnie grając w tenisa i biegając. Podczas częstych podróży lubię słuchać podcasty technologiczne i czytać książki kryminalne.