ＬＳ－ ＤＹＮＡ 是功能齐全的几何非线性、材料非线 性和接触非线性程序， 包含了 １４０ 多种材料模型（ 如 金属、橡胶、玻璃、泡沫、安全带、气囊等， 并允许用户 输入自定义的材料特性） ， １６ 种单元模型和 ４０ 多种 接触［１］， 可以很好地模拟板料加工成形过程中所遇到 的问题， 如： 可成形性、起皱、回 弹 、划 痕 、吨 位 预 测 、 拉延筋、模具设计和修改等， 其结果的准确性已经得 到了试验的验证。由于 ＬＳ－ ＤＹＮＡ 开始主要的应用 领域是碰撞分析， 所以它的缺省参数都是针对碰撞 分析设置的， 如果用它来做成形分析， 必须要更改相 应的缺省参数设置。目前， 基于 ＬＳ－ ＤＹＮＡ 的专用成 形软件 ＤＹＮＡＦＯＲＭ 缺省参数设置都是应用于冲压 成形分析的， 建议首选使用。
板料成形一般选择壳单元， 壳单元的公式由 LＳＥＣＴＩＯＮ＿ＳＨＥＬＬ 中 的 参 数 ＥＬＦＯＲＭ［２］控 制 ， 缺 省 是 ２ 号单元公式， 如果要考虑冲压成形后的回弹分 析， 建议使用 １６ 号单元公式。此例中， 因为不需要回 弹分析， 所以选择 ２ 号单元公式， 且厚度方向 ５ 个积 分点。 ２．４ 沙漏控制
度 、位 移 等 信 息 ； HＥＬＯＵ Ｔ： 模型中定义的关键单元受力信息； HＧＬＳＴＡＴ： 整 个 模 型 的 动 能 、内 能 、沙 漏 能 等 变
化； HＤＥＦＯＲＣ： 弹簧单元受力；
３ Ａ 动能 Ｃ 总能量
２．５ Ｂ 内能 Ｄ 沙漏能
２
１．５
１
０．５
０ ０ １００ ２００ ３００ ４００ ５００ ６００ 时间 图 ３ 能量图
分析分为前处理、求解和后处理； 前处理设置单元属性、构建模型、划分网格、定义接触、初始条件、载荷及约
束、求解时间和输出文件等。再用 ＬＳ－ ＰＲＥＰＯＳＴ 查看结果， 动画模拟过程， 得出能量、应力等变化曲线。并以
板料的半球件成形为例进行了分析和验证。
关键词： 计算机应用； ＬＳ－ ＤＹＮＡ； 仿真； 冲压； 有限元分析
HＭＡＴＳＵＭ： 模 型 中 每 个 单 独 的 ｐａｒｔ 动 能 、内 能 等能量变化；
HＪＮＴＦＯＲＣ： 运动副受力变化； HＲＣＦＯＲＣ： 接触面的受力信息。 将 基 于 ｌｓｐｒｅｐｏｓｔ［４］软 件 平 台 对 板 料 冲 压 进 行 后 处理。图 １ 为 ７Ｅ－ ４ｓ 时刻的等效应力图。从图中可以 看出， 最大应力值出现在凹模圆角部位， 最大值为 １９．７ＭＰａ。并且从图 １ 中还可以看出边缘部位有明显 的起皱现象， 后来通过增加压边力到 ２０００Ｎ， 消除了 起皱。 图 ２ 是计算过程中网格自适应的过程。
２ 板料成形的有限元分析 ２．１ 问题描述及单元划分
一 个 厚 度 为 １ｍｍ， 半 径 为 ８０ｍｍ 的 各 向 同 性 圆 盘坯料被冲压成半径为 ５０ｍｍ 的半球壳体。冲压成 形过程中， 采用自适应法细化网格来提高求解精度。 本例中， 凸、凹模和 压 边 圈 采 用 刚 体 模 型 ， 板 料 采 用
２．西南技术工程研究所， 重庆 ４０００３９）
摘要： 根据回转体零件的精密成形设计特点， 对设计过程中的知识进行了分类， 并对各种知识模块提出
了具体的表示方法， 最后通过具体事例应用验证了知识表示的有效性。从而可以大大提高精密成形工艺和
模具设计的效率， 实现知识的重用和共享。
关键词： 计算机应用； 知识表示； 精密成形； 回转体零件； 智能设计
设备
值优化等问题的计算机集成系统。利用基于知识的 智能设计方法， 可以实现跨领域专家的经验和知识 共享， 使设计更加富有创造性和预见性。而且领域知 识在整个产品生命周期内的一致性保证了产品开发 的成功率， 大大节省了回转体零件工艺设计和模具 设计的周期。从而实现整个“设计－ 分析－ 优化－ 再设 计 ”过 程 的 数 字 化 、智 能 化 和 系 统 化 。
ＣＯＭＰ ＵＴＥＲ ＡＰ Ｐ ＬＩＣＡＴＩＯＮ 计算机应用
文章编号： １６７２－ ０１２１（ ２００７） ０１－ ００７７－ ０２
LS-DYNA在板料成形仿真中的应用
刘二勇， 董湘怀 （ 上海交通大学 塑性成形工程系， 上海 ２０００３０）
摘要： 讨论了 ＬＳ－ ＤＹＮＡ 自适应方法在板料成形分析中的一般过程； 基于 ＬＳ－ ＤＹＮＡ 的板料成形有限元
图 １ 等效应力图
（ ａ） 最初网格
（ ｂ） １２０Ｅ－ ６ｓ 网格
（ ｃ） ７００Ｅ－ ６ｓ 网格
图 ２ 网络自适应
从图 ２ 看出， 初试使用较粗的网格（ 图 ２ａ） 。 当
冲压过程中， 在 １２０Ｅ－ ６ｓ 时刻， 首先对板料内部曲率
变化较大的区域进行自适应细分（ 图 ２ｂ） 。当 ７００Ｅ－
６ｓ 时刻时， 全部单元都被细分（ 图 ２ｃ） 。
在冲压过程中， 要尽量控制和减少沙漏能。一般 来说沙漏能超过总体内能的 １０％［３］则 分 析 就 是 无 效 的， 当然它的值越小越好， 控制沙漏的方法有： ①通 过调整模型的体积粘度来减少沙漏。关键字是 LＣＯＮＴＲＯＬ－ ＢＵＬＫ＿ＶＩＳＣＯＳＩＴＹ。②通过总体附加刚 度 或 粘 性 阻 尼 来 控 制 ， 关 键 字 是 LＣＯＮＴＲＯＬ ＿ＨＯＵＲＧＬＡＳＳ。③为防止模型的总体刚度因附加刚 度而增加过大时， 可不用总体设置附件刚度或粘度， 而 是 通 过 LＨＯＵＲＧＬＡＳＳ 来 对 沙 漏 能 过 大 的 ＰＡＲＴ 进行沙漏控制， 参数与总体设置一样。④使用 １６ 号 全积分单元来避免沙漏。 ２．５ 材料模式的选择
收稿日期： ２００６－ １１－ ２２ 作者简介： 刘二勇（ １９７６－ ） ， 男， 硕士生， 主攻材料塑性加工工程
弹塑性材料模型。以 ２．５ｍｍ 为网格基准尺寸划分单 元， 其中共有单元 １６４４ 左右。 ２．２ 载荷的确定
实际的板料冲压成形过程中， 模具的移动速度 很缓慢， 但在模拟过程中， 为了加快计算的速度， 需 要增加模具移动速度， 同时使用质量缩放的方式来 降低求解的时间。此例， 整个成形过程 １ｍｓ， 模具速 度 ５０ｍ ／ｓ， 同时定义以零速度开始和零速度结束的 正弦速度行程曲线。 ２．３ 单元公式的选择
中图分类号： ＴＧ３１６．８
文献标识码： Ａ
１ 引言 回转体零件智能化精密成形设计系统是一种基
于知识的智能设计程序， 是能够利用知识库和推理 机制解决回转体零件成形工艺设计、模具设计和数
收稿日期： ２００６－ １１－ １２ 作者 简 介 ： 金 伟 民 （ １９８０－ ） ， 男 ， 硕 士 生 ， 主 攻 模 具 ＣＡＤ ／ＣＡＥ 及 锻 压
通 过 设 置 板 料 （ ｂｌａｎｋ） 的 关 键 字 HＰＡＲＴ 中 的 参 数 ＡＤＰＯＰＴ 来激活自适应网格功能 ， 而 自 适 应 网 格 细 分 的 参 数 选 择 是 使 用 关 键 字 HＣＯＮＴＲＯＬ＿ ＡＤＡＰＴＩＶＥ 来控制的。ＬＳ－ ＤＹＮＡ 中是人为选择自适 应 准 则 、时 间 间 隔 和 网 格 剖 分 级 别 等 参 数 。 本 例 中 ， 模具每运动 ０．５ｍｍ 进行一次自适应评估， 如果相 邻 单 元 相 互 角 度 改 变 量 大 于 ２°， 则 进 行 细 分 ， 最 大 细 化级别 ２ 级（ 即一个单元最多分成 ４ 个单元） 。
图 ３ 为冲压过程的能量变化图： 从图中可以看
出， 沙漏能几乎没有出现， 说明模型的精确度很高。
３ 计算结果分析 ＬＳ－ ＤＹＮＡ 的结果文件主要包括以下内容［２］： HＤ３ＰＬＯＴ： 二进制动画文件， 可以浏览整个碰撞
过程； HＲＷＦＯＲＣ： 刚性墙受力； HＮＯＤＯＵ Ｔ： 模型中定义的关键点的速度、加速
智能化设计系统的基础是知识， 而关键的任务
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
４ 结论 有限元分析已在板料冲压中起着越来越重要的
作用。使用 ＬＳ－ ＤＹＮＡ 软件在设计初期对产品的有 效性进行验证， 及时发现问题， 这为设计工程师提供 了更大的创造空间， 使设计质量大幅度提高。
用［Ｊ］．沈阳大学学报， ２００５， １８（ ４） ：１０－ １２． ［４］ ＬＳＴＣ 公司．ＬＳ－ ＰＲＥ ／ＰＯＳＴ ｖ１．０［Ｍ］．２００２：８．
Ｆｉｎｉｔｅ Ｅｌｅｍｅｎｔ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｈｅｅｔ Ｆｏｒ ｍｉｎｇ ｂｙ ＬＳ－ ＤＹＮＡ
ＬＩＵ Ｅｒｙｏｎｇ， ＤＯＮＧ Ｘｉａｎｇｈｕａｉ （ Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００３０， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｈｅｅｔ Ｆｏｒｍｉｎｇ ｂｙ ＬＳ－ ＤＹＮＡ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ｉｎｔｏ ｐｒｅ－ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ， ｓｏｌｕ－ ｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｏｓｔ－ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｅｌｅｍｅｎｔ ａｔｔｒｉｂｕｔｅｓ， ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍｏｄｅｌ， ｍｅｓｈｉｎｇ， ｄｅｆｉｎｉｎｇ ｃｏｎｔａｃｔ ａｎｄ ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ， ｌｏａｄ－ ｉｎｇｓ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓ， ｓｐｅｃｉｆｙｉｎｇ ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ａｎｄ ｏｕｔｐｕｔｔｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｅｃｕｔｉｎｇ ｆｉｌБайду номын сангаас ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｍａｄｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅ－ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ． Ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｃｕｒｖｅｓ ｏｆ ｅｎｅｒｇｙ， ｖｅｌｏｃｉｔｙ， ｒｅｓｕｌｔａｎｔ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｓｔｒａｉｎ ａｌｏｎｇ ｔｉｍｅ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｏｂｔａｉｎｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｍｏｖｉｅ ｌｏｏｋｉｎｇ ｏｖｅｒ ｗｉｔｈ ＬＳ－ ＰＲＥＰＯＳＴ ｗｉｔｈ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｅｍｉ－ ｓｐｈｅｒｉｃａｌ ｓｈｅｅｔ ｆｏｒｍｉｎｇ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ：ＬＳ－ ＤＹＮＡf Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎg Ｓｔａｍｐｉｎｇg Ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ