基于ABAQUS的有限元分析和应用

冲压成型应用

1. 模拟加工过程中的成本节约 加工成形技术是制造工业中的一种重要的技术。

当前，制造行业加工工艺正朝着高技术的方向发展，越来越多的公司在产品研发和制造过程中开始注重仿真技术的应 用。

采用ABAQUS进行仿真模拟的目的是节约开发成本、加快研发速度和提高产品质量。ABAQUS可以针对不同操作系统（如Unix，Linux和 Windows等）进行单机或多机并行运算，节省更多运算时间。

下面以ABAQUS某汽车用户的车门设计为例，说明ABAQUS在冲压成型有限元模拟中的应用。

某型号汽车车门的传统设计流程其中主要设计及加工成本如下：

1. 软质模具的设计和加工成本为20万美元；

2. 初期生产并修改模具的周期一般不低于12周；

3. 硬质模具的设计修改和加工成本为75万美元；

4. 最后产品试生产、模具方案的定型、修正生产流程直至正式生产的周期一般为8~9个月。

其中，硬质模具的设计费用包含在前期软质模具设计费用之中，后期只计算修改模具设计的费用。

采用ABAQUS进行数字仿真之后。

修改设计流程之后，主要设计和加工成本如下：

1. 软质模具的设计和加工成本为10万美元；

2. 初期生产并修改模具的周期缩短为4周；

3. 硬质模具的设计修改和加工成本为25万美元；

4. 最后产品试生产、模具方案的定型、试生产、修正生产流程直至正式生产的周期一般为3.5~4个月。

经过以上计算可以明确看出，仅车门的设计费用就节约了2/3，而设计周期则缩短为原来的1/3。

1. 模拟加工成形过程中的难点

加工成形过程的数值模拟受到材料非线性、几何非线性和边界非线性的综合影响，直接计算的难度非常大。从力学 本质来看，很多的成形过程可以简化为准静态过程，对该过程的有限元模拟通常有两种方法：静力隐式方法和动力显式方法。根据动力松弛法的原理，动力系统的稳 态解和静力解是一致的。所以本文所涉及的算例均采用显式动力学的方法，即使用ABAQUS/EXPLICIT求解器模块，对不同的加工成形过程进行模拟。

算例表明，ABAQUS在处理加工成形中可以得到令人满意的结果。

1. 实际应用

2. 1.普通油箱的冲压成形 本实例模拟油箱的冲压成型过程。考虑到在冲压成型过程中，油箱结构的对称性，本文通过模拟图3左下所示的结构，对 其进行模拟分析，达到分析整个油箱成型的目的。首先，通过ABAQUS/CAE完成成 形的全过程，模拟结果跟实际生产过程相吻合。

3. 2.钛合金板材的冲压成型ABAQUS模拟过程

4. 3.蒙拉成形蒙拉成型的ABAQUS模拟。

5. 4.橡皮囊成形及钣金成形

6. 5.弯管成形弯管成形

7. 6.圆锥管成形圆锥管

8. 结论

以上实例的模拟都是在ABAQUS平台下进行的。结果表明，采用ABAQUS处理加工成型过程中所涉及到的 非线性力学问题，能够得到比较令人满意的结果。此外，ABAQUS还提供了种类丰富的用户子程序接口，用户可以根据需要编写特殊的本构关系曲线、复杂的载 荷和边界条件以及灵活多样的用户单元等，这些功能在研究领域和工业领域中都取得了广泛地应用。

应用

是功能最强的非线性分析软件，可应用在以下领域：建筑、勘查、地质、水利、交通、电力、测绘、国土、环境、林业等方面

《ABAQUS有限元分析常见问题与解答》以问答的形式，详细介绍了使用ABAQUS建模分析过程中的各种常见问题，并以实例的形式教给读者如何分析问题、查找错误原因和尝试解决办法，帮助读者提高解决问题的能力。

《ABAQUS有限元分析常见问题与解答》分为两篇：第1篇为基础篇，依次介绍ABAQUS/CAE各个功能模块中的常见问题及解决方法；第2篇为提高篇，介绍了几何非线性分析、接触分析和弹塑性分析等复杂问题的分析技巧，在一些典型实例中同时给出了错误的模型文件和正确的模型文件，帮助读者学习查找错误和修改模型的方法。书中内容从实际应用出发，文字通俗易懂，深入浅出，读者不需要具备很深的理论知识，即可轻松地掌握ABAQUS的分析技巧。

ABAQUS是国际上比较流行的、被誉为功能最强大的有限元分析软件之一，特别是在非线性分析领域，它可以分析复杂的工程力学问题，具有驾驭庞大求解规模的能力。__eol__ 本书以ABAQUS 6.14最新版本为讲解对象，由浅入深地讲解ABAQUS仿真计算的各种功能。全书共分为两部分18章，其中基础部分包括ABAQUS的基本操作、前处理、网格划分、相互作用定义、分析及后处理等内容，实例分析部分包括结构静力学、接触问题、材料非线性、结构动力学、热应力、多体系统、显式非线性、多步骤分析、用户子程序、复杂工程分析等内容。__eol__ 本书每个实例都以图文并茂的形式详细介绍ABAQUS/CAE的操作流程，并对INP文件进行细致的解释。此外，书中还着重讨论了用户常犯的错误和经常遇到的疑难问题，以及常见的错误信息和警告信息，并给出了相应的解决方法。