Abaqus从入门到精通（29）冲模过程仿真分析-中

4.6.5 定义装配

在Module下拉列表框中选择Assembly选项，单击工具区中的Create Instance图标，弹出Create Instance对话框，在Parts选项组中选中全部选项，保持各项默认值，如图4-55所示，单击OK按钮。

4.6.6 设置分析步

在进行接触分析过程中，必须保证部件间平稳接触（动力冲击问题除外），否则将导致严重的不收敛。求解本实例的分析步如下。

（1）分析步Initial：该分析步用来定义边界条件。

（2）分析步1：建立毛坯与夹具之间稳定的接触关系。固定毛坯，防止毛坯在重力的作用下产生初始移动，同时分别给夹具、模具一个朝向毛坯的位移，使夹具与毛坯、模具与毛坯分别产生接触。具体创建过程如下。

在Module下拉列表框中选择Step选项，进入分析步编辑界面。单击工具区中的Create Step图标，弹出Create Step对话框，在Name文本框中输入“Step-jiechu1”，类型选择Static,General，其余选项不变，单击Continue按钮。弹出Edit Step对话框，设置Nlgeom为On，单击OK按钮，完成分析步1的创建。

（3）分析步2：移除对毛坯右端面的固定。分析步1中建立了夹具与毛坯、模具与毛坯的接触关系，已可以使毛坯的右端面保持在一定位置，因此在本分析步取消对毛坯右端面的固定。具体创建过程如下。

单 击 图 标 ， 在 Name 文 本 框 中 输 入 “Step-yichu” ， 类 型 选 择Static,General，其余选项不变，单击Continue按钮。弹出Edit Step对话框，此时的Nlgeom状态默认为On，单击OK按钮，完成分析步2的创建。

（4）分析步3：施加夹持力。为方便设定夹持力的大小，在本分析步中将取消夹具的位移边界条件，并在夹具的参考点施加夹持力。具体创建过程如下。

单击图标，在Name文本框中输入“Step-jiachi”，其余选项不变，单击Continue按钮。弹出Edit Step对话框，直接单击OK按钮，完成分析步3的创建。

（4）分析步4：使压头与毛坯建立稳定的接触关系。在本分析步中，给压头一个较小的位移，使之与毛坯发生稳定接触，以确保仿真结果更好地收敛，同时取消对毛坯右端点的竖直约束。由于在这个分析步中建立接触条件可能是非常困难的，所以设置初始时间增量步为10%的总体时间。具体创建过程如下。

单击图标，在Name文本框中输入“Step-jiechu2”，其余选项不变，单击Continue按钮。弹出Edit Step对话框，选择Incrementation选项卡，在Increment size后的Initial栏中输入“0.1”，单击OK按钮，完成分析步4的创建。

（5）分析步5：冲头对毛坯的冲压。在这一分析步，将完成冲头对毛坯的冲压过程模拟。由于模拟过程中存在着强烈的非线性，因此，在综合考虑计算时间的基础上，最大增量步应尽量大，增量步长设置应尽量小。具体创建过程如下。

单击图标，在Name文本框中输入“Step-chongya”，其余选项不变，单击Continue按钮。弹出Edit Step对话框，选择Incrementation选项卡，在Increment size后的Initial栏中输入“0.0001”，Minimum栏中输入“1E-006”，Maximum栏中输入“1”，如图4-56所示，单击OK按钮，完成分析步5的创建。

（7）创建完毕后，单击Step Manager图标，打开Step Manager对话框，可以查看所创建的分析步，如图4-57所示。

4.6.7 定义接触

在本实例中，假设毛坯与冲头之间的摩擦为零，毛坯与模具、夹具之间的摩擦系数为0.1。同时在定义接触的过程中，应定义刚体表面为主面，柔体表面为从面。下面首先定义接触面集合。

1．定义接触面

在Module下拉列表框中选择Load选项，进入载荷编辑界面。选择菜单栏中的Tools→Surface→Manager命令，弹出Surface Manager对话框，依次创建下列集合。

（1）Surf-moju：冲模面向毛坯的端面。

单击Create按钮，弹出Create Surface对话框，在Name文本框中输入“Surf-moju”，单击Continue按钮，选中如图4-58（a）中所示端面，由于模具是解析刚体，在创建面时ABAQUS/CAE会在窗口底部提示区中显示“Choose a side for the edges: Magenta,Yellow”，这时应选择刚体的外侧所对应的颜色，在主操作区单击鼠标中键确认，Surf-moju集合建立完毕。

提示： ①若在选择表面过程中，两个部件间的表面相互干扰无法正确选择，可以单击视图区上方的Create Display Group（创建显示组）按钮，通过隐藏干扰部件来实现表面的正确选择。

②在选择刚体上的面时，单击鼠标后，整个刚体都会变红，而不是只有选中的面才变红，但利用这些定义过的表面定义相互作用的接触对时，只有被单击的面才会被标记。

（2）Surf-jiaju：夹具面向毛坯的端面。

单击Create按钮，弹出Create Surface对话框，在Name文本框中输入“Surf-jiaju”，单击Continue按钮。选中如图4-58（b）中所示端面，在视图区单击鼠标中键确认。在提示区显示“Choose a side for theedges: Magenta,Yellow”，这时应选择刚体的外侧所对应的颜色，在视图区单击鼠标中键确认，Surf-jiaju集合建立完毕。

（3）Surf-chongtou：冲头面向毛坯的端面。

单击Create按钮，弹出Create Surface对话框，在Name文本框中输入“Surf-chongtou”，单击Continue按钮。选中如图4-58（c）中所示端面，在视图区单击鼠标中键确认。在提示区显示“Choose a side for theedges: Magenta,Yellow”，这时应选择刚体的外侧所对应的颜色，在视图区单击鼠标中键确认，Surf-chongtou集合建立完毕。

（4）Surf-maopi-T：毛坯的上端面。

单击Create按钮，弹出Create Surface对话框，在Name文本框中输入“Surf-maopi-T”，单击Continue按钮。选中如图4-58（d）中所示端面，在视图区单击鼠标中键确认。

（5）Surf-maopi-B：毛坯的底面。

单击Create按钮，弹出Create Surface对话框，在Name文本框中输入“Surf-maopi-B”，单击Continue按钮。选中如图4-58（e）中所示端面，在视图区单击鼠标中键确认。定义完毕后，各接触面集合如图4-59所示。

2．定义接触属性

在Module下拉列表框中选择Interaction选项，定义无摩擦的接触属性 。 单 击 工 具 区 中 的 Create Interaction Property 图 标 ，弹出CreateInteraction Property对话框，在Name文本框中输入“IntProp-noF”，各项参数都保持默认值，单击Continue按钮。弹出Edit Contact Property对话框，选择Mechanical→Tangential Behavior选项，在Friction formulation下拉列表框中选择Frictionless选项，如图4-60所示，单击OK按钮。

3．定义摩擦属性

（1）单击工具区中的Create Interaction Property图标，在弹出对话框的Name文本框中输入“IntProp-F”，各项参数都保持默认值，单击Continue 按 钮 。 弹 出 Edit Contact Property 对 话 框 ， 选 择Mechanical→Tangential Behavior选项，在Friction formulation下拉列表框中选择Penalty（罚函数）选项，在下方数据表中设置Friction Coeff（摩擦系数）为0.1，如图4-61所示，单击OK按钮。

（2）摩擦属性定义好后，可以单击工具区中的Interaction PropertyManager图标进行查看，如图4-62所示。

4．定义面的接触关系

在本实例中，主要涉及以下几种接触关系。Surf-moju（冲模上表面）与Surf-maopi-B（毛坯底面）之间的有摩擦接触关系。

Surf-jiaju（夹具下表面）与Surf-maopi-T（毛坯上表面）之间的有摩擦接触关系。

Surf-chongtou（冲头端面）与Surf-maopi-T（毛坯上表面）之间的无摩擦接触关系。

下面以Surf-moju（冲模上表面）与Surf-maopi-B（毛坯底面）之间的有摩擦接触关系为例，具体定义过程如下。

（1）单击工具区中的Create Interaction图标，在弹出对话框的Step下拉列表框中选择Initial，然后单击Continue按钮。此时要求选择Master surface，单击窗口底部提示区右侧的Surfaces按钮，在弹出的Region Selection对话框中选中Surf-moju，再单击Continue按钮。

（2）此时要求选择Slave surface，单击提示区的Surfaces按钮，在弹出的Region Selection对话框中选中Surf-maopi-B，单击Continue按钮。

（3）在弹出的Edit Interaction对话框中，不改变默认的参数Sliding formulation:Finite sliding，在Contact interaction property下拉列表框中选择IntProp-F选项，如图4-63所示，单击OK按钮。

按上述方法，为夹具下表面（Surf-jiaju）与毛坯上表面（Surfmaopi-T）之间建立有摩擦的接触关系；为冲头端面（Surf-chongtou）与毛坯上表面（Surf-maopi-T）之间建立无摩擦的接触关系。单击Interaction Manager图标可对建立好的接触关系进行查看，如图4-64所示。

（内容、图片来源：《ABAQUS 2020有限元分析从入门到精通》，侵删）

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