[Abaqus] Abaqus/Standard의 스프링백 해석

Abaqus/Explicit에서 스프링백을 해석할 수도 있지만 스프링백 해석을 해결하는 것은 Abaqus/Standard가 훨씬 효율적이다. 스프링백 해석은 외부 하중이나 접촉이 없는 간단한 정역학 해석이므로 Abaqus/Standard는 스프링백 솔루션을 몇 번 증가시킬 수 있다. 반대로 Abaqus/Explicit는 솔루션이 정상 상태에 도달할 때까지 동적 솔루션을 오랫동안 계산해야 한다. 효율성을 높이기 위해 Abaqus는 Abaqus/Explicit와 Abaqus/Standard 사이에 결과를 양방향으로 전송할 수 있는 기능을 제공한다. 이 기능을 사용하면 성형 해석을 Abaqus/Explicit에서 수행하고 스프링백 해석을 Abaqus/Standard에서 실행할 수 있다. 

 

$\sqrt{5}$배의 속도 향상(5배의 질량 스케일링) 해석 결과를 가져오는 새로운 모델을 만들고 스프링백 해석을 수행한다. 따라서 모델 Explicit을 복사하여 모델 Import를 만든다. 이후의 모든 모델 변경은 모델 Import에서 수행한다.

 

블랭크만 가져와야 하므로 Import 모델에서 다음 기능을 제거하는 것으로 시작한다.
• 파트 Instance Punch-1, Holder-1, Die-1
• 세트 RefDie, RefHolder, RefPunch
• 모든 서피스
• 모든 접촉 상호 작용과 특성
• 두 해석 단계

 

그다음 일반 정적 단계 springback을 만든다. 초기 시간 증분을 0.1로 설정하고 기하 비선형성의 효과를 포함한다(Abaqus/Explicit 해석은 이것을 고려했다. 이것은 Abaqus/Explicit의 기본 설정이다) 스프링백 해석은 수렴성에 악영향을 미치는 불안정성을 유발할 수 있다. 따라서 자동 안정화를 정의하여 이 문제를 피할 수 있다. 분산 에너지 비율에 기본값을 사용한다. 적응 안정화 기능을 끈다. 

 

그다음 스프링백 모델의 초기 상태를 성형 모델의 최종 상태에 따라 정의한다.

 

초기 상태를 정의하려면 다음과 같이 설정한다.

 

1. 모델 트리에서 Predefined Fields 컨테이너를 두 번 클릭한다. Create Predefined Field 대화 상자에서 Step에 Initial, Category에 Other, Type에 Initial state를 선택한다. Continue를 클릭한다.

 

2. 뷰포트에서 초기 상태를 지정할 Instance로 블랭크를 선택하고 프롬프트에서 Done을 클릭한다.

 

3. Edit Predefined Field 대화 상자에서 작업 이름 Forming-3--sqrt5를 입력한다. 이것은 배의 속도 향상 작업에 해당한다. 다른 모든 기본 설정을 그대로 사용하고 OK를 클릭한다.

 

이렇게 하면 모델의 상태(응력, 변형률 등)를 가져온다. 참조 배치를 업데이트하지 않으면 스프링백의 변위는 원래 변형 전의 배치를 참조한다. 이렇게 하면 추가 성형 공정이 필요하면 변위 연속성을 유지할 수 있다.

 

경계 조건을 다시 정의해야 한다. 이들은 가져오지 않는다. Abaqus/Explicit 모델에서 세트 Center에 주어진 것과 같은 XSYMM 종류의 변위 경계 조건을 제공한다.

 

강체 운동을 제거하려면 블랭크의 한 지점(예: 왼쪽 가장자리 중앙의 절점)을 두 번째 방향으로 고정해야 한다(따라서 필요한 구속만 제공). 이 점에 변위 경계 조건을 부여하는 대신 속도 ‘0’의 경계 조건을 부여하여 이 절점을 성형 공정 종료할 때의 위치에 고정한다(도구를 클릭하여 요소망을 하중 모듈에 표시한다. 절점 기반 세트가 이 절점에서 생성된 후 적절한 경계 조건을 제공한다). 이를 통해 이 모델은 추가 성형 공정이 계속할 때도 공정 중 블랭크 위치의 연속성을 유지할 수 있다. 새 작업 springback을 만들고 해석 작업을 제출한다.

 

다음 그림은 성형 공정 후와 스프링백 공정 후의 블랭크의 변형 형상(성형 공정은 Abaqus/Explicit ODB 파일의 마지막 프레임에 대응하고, 스프링백 공정은 Abaqus/Standard ODB 파일의 최종 프레임(에 해당)의 겹쳐 쓰기 표시이다. (View → Overlay Plot). 스프링백의 결과는 항상 이전 성형 공정의 정확도에 영향을 받는다. 사실, 스프링백의 결과는 성형 공정에서 오차에 상당히 민감하며 성형 공정 자체의 결과보다 민감하다.

 

성형 후과 스프링백 후의 변형 모델 형상

 

또한 블랭크의 내부 에너지 ALLIE를 표시하고 소산한 정적 안정화 에너지 ALLSD와 비교해야 한다. 이 안정화 에너지가 내부 에너지에 비해 작은 비율이 아니면 결과를 신뢰할 수 없다. 다음 그림은 이 두 에너지의 표시이다. 정적 안정화 에너지는 상당히 작아서 결과에 거의 영향을 미치지 않는다.

 

내부와 정적 안정화 에너지의 시간 기록