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ANSYS Forming 2023R1评测

2023/3/17    来源:e-works    特约撰稿人:王毅      
关键字:ANSYS Forming  评测  
本案例基于ANSYS Forming 2023R1评估了冲压领域最常用的展开、重力、拉延、修边、回弹计算等,供读者使用时参考。
       众所周知,LS-DYNA作为业界主流的通用显示有限元计算软件,在冲压分析领域被多个专业软件使用,比如DynaFomr、JSTAMP、FTI Forming Suite等。在被ANSYS收购以前,LS-DYNA作为独立的通用非线性求解器,一直跟多个领域的通用前后处理软件保持着良好的合作关系;但是在2019年LS-DYNA被Ansys收购,并于2021年推出了专用于冲压领域的专业仿真工具ANSYS Forming 2022R1,同时LS-DYNA针对此产品专门开发了F14系列的求解器,专供ANSYS Forming,不知道此操作对其他同类软件会造成何种影响,可能也是一种警醒。

       此文,笔者通过案例,简要的评估一下冲压领域最常用的展开、重力、拉延、修边、回弹计算等领域,评测ANSYS Forming过程如下:

       分析案例:

案例模型

图1 案例模型

       系统:WIN10 22H2 64
       测试软件版本:ANSYS Forming 2023R1

1.零件展开功能

       笔者找了好久,此功能貌似目前还没有,这也是目前主流的冲压分析软件(AutoForm、Pam-Stamp、DynaForm、Jstamp、Forming Suite等)必备功能之一。

2.前处理测试

       此算例的冲压过程包含重力、拉延、修边、回弹四个步骤,从设置过程看,ANSYS Forming比同类软件有几个显著进步的地方。

       2.1 网格自动划分

       用户可以做到全程无感(后台自动处理),当然用户也可以在必要时对网格参数进行调整,笔者测试的几个例子,都无需调整。

划分网格

图2 划分网格


       2.2 简化了工艺设置过程

       此软件,对已经有同类应用经验的用户,可以很快上手,学习成本极低,对于标准的单动、双动设置过程比同类软件相对操作更少。

工艺参数设置

图3 工艺参数设置


       个别细节还需要加强,比如压边力设置需要更自由,目前对多段压边力还不支持。

       2.3 模型自动定位

       对于符合要求的模型、标准的单动、双动设置过程可以做到全自动定位,效果还不错。

模型自动定位

图4 模型自动定位


       2.4 单工步的重力和回弹分析无需额外的设置,勾选即可

       对于板材的初始重力分析及拉延工步的回弹分析,设置简化到2步,无需额外操作。

回弹分析设置

图5 回弹分析设置


       2.5 回弹工序可考量重力的影响

       FREE模式时,自动考量,人工约束定位时,可以勾选重力选项。

重力设置

图6 重力设置


3.求解过程测试

       3.1 自动计算时间步长

       LS-DYNA软件,计算过程自定根据网格大小,自适应时间步长,但是一般情况下,时间步长偏小,计算时间比人工控制要长,但对于新用户,计算精度提高,因为不合理的时间步长造成的错误结果会减少。

       3.2 计算过程冲压工具与板材的自动定位

       在计算过程中,可以存在冲压工具与板材的距离过大,以前版本的LS-DYNA不能自动的识别冲压工具与板材的距离,就会存在空跑现象,浪费了很多时间;现在冲压工具在计算过程中可以快速与板材自动拟合定位,减少工具空跑的计算时间。

       3.3 计算提交和设置过程简化

       参数计算的CPU数目和内存,可以方便的自定义,分析过程无需人工干预,实时显示进度。

计算设置

图7 计算设置


       3.4 回弹计算可能会失败

       这个问题在LS-DYNA的评测过程中,已经在多个算例中发现,此问题从R12.1以后的版本都存在。

4.后处理

后处理选项

图8 后处理选项

       后处理基本上该有的都有了,没啥大问题,操作上也相对比较容易。

5.总结

       整体来说,Aansys Forming的完成度已经比较高了,应付常用的冲压分析功能基本没啥大问题,但是相对于AutoForm、DynaForm、PAM-STAMP来说,部分功能还是缺失的;从现有软件使用看:

       A:求解效率方面还要进一步的提升,毕竟AutoForm的计算效率已经多年没有对手了,作为业界显示计算的扛把子,有理由也有必要提升一下。

       B:求解的稳健性需要提升,专用于Aansys Forming的LS-DYNA F14.1.0没有太大的惊喜,求解效率,计算稳健性还是有问题,笔者测试的几个例子,回弹计算多次出现问题,切换到旧版本又可以正常计算。

       对其他使用LS-DYNA作为求解器的同类软件,比如DynaForm等,需要有警醒了,LS-DYNA针对冲压领域专门优化的求解器版本如果和以前一样大家都可以用,可能问题还不大,假如是Aansys Forming专用,那么竞品未来堪忧,也许是时候考虑自行开发求解器了。

责任编辑:程玥
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