Abaqus在材料成型中的应用

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ABAQUS有限元分析软件基于其强大的功能，可以广泛地应用与材料成型过程的模拟。

1. 钢材轧制过程的模拟

在轧制工字钢、槽钢等带凸缘的异型断面型钢时，ABAQUS软件进行有限元仿真分析，可以对孔型横断面上各处变形进行精确模拟，能够有效解决轧辊、动力消耗大，产品尺寸精度、轧制效率等问题。

ABAQUS对L型钢成型过程的仿真同样也能够取得较好的结果。轧制过程中，轧件在变形区内的轧制压力分布是影响轧制力及轧辊各部位磨损程度的主要因素。ABAQUS显示动力学有限元模拟的方法，对在不同变形参数条件下的轧制过程进行实时数值模拟，得出了轧件表面的轧制压力分布规律，表面关键点的位移、应力、应变、温度值，而且可以得到整个轧件的变形和温度场等更全面的信息。

2. 锻造过程模拟

ABAQUS提供了强大的处理非线性的功能。可以模拟锻造成形过程中的局部大位移、大转动，以及复杂的接触算法（包括刚体－刚体，刚体－变形体，变形体－变形体，其中刚体表面还可以是解析刚体面），并可以实时计算相应的模具反力。

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3. 弯管成型过程模拟

图示结构为弯管成形制造工艺中各种装备相互作用情况的示意图。有限元分析主要针对在内压作用下经过加热的钢管受力发生塑性变形的过程进行研究。图5为ABAQUS对弯管成型过程的模拟。

4. 钣金成型过程模拟

ABAQUS拥有丰富的材料本构模型和单元类型，在处理高度非线性问题方面性能卓越，一直为广大工业和研究客户所信赖。图示为某航空油箱成形过程中起皱现象的仿真模拟。

现代金属成形工艺分析过程中，建立适当的“过程模拟”非常重要。掌握诸如摩擦条件、材料性能、工件几何形状、成形力等工艺参数对成形过程的影响，设计工程师可以正确地设计模具和选择加工设备，并预测和防止缺陷的生成。

随着模拟中的一些关键技术的进一步发展及计算机硬件水平的提高，数值模拟在加工成形中的应用越来越接近真实流程，模拟工作逐步从模拟简单零件转向模拟复杂零件，从模拟单工步成形转向模拟多工步成形，从单纯的金属流动模拟转向温度场等多方面的复合模拟。ABAQUS的分析步正好体现了这样的概念－模拟真实的世界。

下图为掉底模拟以及各向同性和各向异性材料的成型模拟。

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未济

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