基于松散耦合法的电磁平板成形3D有限元仿真

数值模拟提供一种手段去分析电磁成形中的多物理场耦合过程,但是目前的电磁成形模拟大多局限于2D模型或者将复杂的多物理场耦合数值模型简化为单独的多个物理场分别进行求解。为提供一种能够适用于复杂3D模型的多场耦合模拟方法,采用松散耦合法对平板电磁自由胀形过程进行3D有限元模拟分析。对工件网格采用拉格朗日算法,空气网格采用任意拉格朗日欧拉算法。从而使空气3D网格能够与板料变形随动而不产生畸变,实现磁场—结构场的迭代耦合分析。动态而无畸变的六面体网格能够在磁场分析模块与塑性成形模块间准确传递数据,既提高了运算速度又可获得精确计算结果。与实际数据比较证明,模拟的板料变形规律与试验结果一致。

基于松散耦合法的电磁管件胀形3D模拟

为了解决电磁管件胀形过程中磁场-结构场之间迭代耦合3D模拟的问题,采用ANSYS/EMAG得到不同时刻管件上的磁场力分布,并将节点力作为载荷输入到ANSYS/LS-DYNA进行管件动态塑性变形分析;然后将变形后的管件和空气网格输入到ANSYS/EMAG进行下一步的磁场分析。在管件变形过程中,对空气层网格采用任意拉格朗日算法,使空气网格能够随着管件的变形而有规则地变化,避免空气单元畸变。结果表明:管件外表面轴向中心点随时间位移值与实验结果基本一致;管件最终外表面轮廓与实验结果基本吻合;管件外表面轴向中心点位移与实验结果的误差为2.5%。

铝合金板电磁冲孔变形过程分析

电磁冲孔是将电磁成形技术应用于材料冲孔工艺的一种高能高速加工方法。采用松散耦合法对铝合金板电磁冲孔过程进行数值模拟,分析板坯的动态变形过程,并进行不同电压铝合金板电磁冲孔试验,验证了模拟方法的可靠性。研究结果表明,电磁冲孔过程中板料以自由胀形的方式产生塑性变形;在变形过程中板料受到拉应力与剪切力的共同作用,以拉应力为主;断口主要表现为被撕裂的拉长韧窝,其断裂方式属于韧性断裂。