trờn phần mềm
Để mụ phỏng số, hiện tại cú rất nhiều phần mềm cụng nghiệp cho phộp thực hiện một cỏch dễ dàng. Trong phần nghiờn cứu này, tỏc giả lựa chọn phần mềm Dynaform làm cụng cụ hỗ trợ tớnh toỏn mụ phỏng.
LS-DYNA/DYNAFORM là một phần mềm đƣợc ứng dụng rộng rói cho nhiều bài toỏn cơ học và đặc biệt cú hiệu quả đối với bài toỏn biến dạng lớn. Mụ phỏng số với phần mềm LS-DYNA/DYNAFORM cho phộp tớnh toỏn hoàn thiện một quỏ trỡnh dập thuỷ cơ, bao gồm xõy dựng mụ hỡnh hỡnh học, chia lƣới phần tử, lựa chọn cỏc cặp tiếp xỳc giữa phụi và dụng cụ gia cụng, điều kiện biờn cũng nhƣ giải bài toỏn để tỡm trƣờng phõn bố ứng suất, biến dạng trong vật liệu và trong dụng cụ biến dạng. Hơn thế nữa, phần mềm cũn cú khả năng tớnh toỏn cả quỏ trỡnh đàn hồi lại trong quỏ trỡnh dập thuỷ cơ.
Sau khi khởi động phần mềm ta sẽ vào cửa sổ chớnh, đõy cũng là mụi trƣờng thiết kế mụ hỡnh và cài đặt bài toỏn mụ phỏng (Pre-Processor).
Hỡnh 4.1. Giao diện Pre- processor của Dynaform
Nỳt lệnh File: bao gồm cỏc thao tỏc với file dữ liệu và bộ cụng cụ nhập/ xuất mụ hỡnh hỡnh học (import/export). Xem Hỡnh 4.2
Nỳt lệnh Part: bao gồm cỏc thao tỏc thờm, bớt đối tƣợng (phần tử của mụ hỡnh), hiện thị, tắt hiện thời… Xem Hỡnh 4.3.
Hỡnh 4.2. Cỏch cụng cụ trong nỳt lệnh File
Hỡnh 4.3. Cỏch cụng cụ trong nỳt lệnh Part
Nỳt lệnh Preprocess: gồm cỏc cụng cụ thiết kế và hiệu chỉnh mụ hỡnh hỡnh học và mụ hỡnh phần tử hữu hạn. Với cỏc bài toỏn phức tạp thỡ ớt dựng mụ đun này mà chỉ nhập mụ hỡnh thiết kế trờn phần mềm khỏc. Xem hỡnh 4.4.
Nỳt lệnh Tools: gồm cỏc cụng cụ chớnh và nõng cao để thiết kế mụ hỡnh FE, thờm cỏc đối tƣợng khỏc nhƣ gõn vuốt, dẫn hƣớng, định nghĩa phụi và vị trớ… Xem hỡnh 4.5.
Hỡnh 4.4. Cỏch cụng cụ trong nỳt lệnh Preprocess
Hỡnh 4.5. Cỏch cụng cụ trong nỳt lệnh Preprocess
Nỳt lệnh View: để thay đổi cỏc chế độ quan sỏt mụ hỡnh, cài đặt màu vựng đồ họa… Xem hỡnh 4.6.
Nỳt lệnh Setup: là cỏc mụ đun cài sẵn (wizard) cho cỏc dạng bài toỏn trong Dynaform và trong đú ta thƣờng dựng mụ đun AutoSetup để cài đặt cỏc bài toỏn tấm thụng thƣờng, đặc biệt là bài toỏn dập vuốt (deep drawing) và bài toỏn dập thủy cơ dạng ống (tube forming). Xem hỡnh 4.7.
Hỡnh 4.6. Cỏch cụng cụ trong nỳt lệnh View
Hỡnh 4.7. Cỏch cụng cụ trong nỳt lệnh Setup
Sau đõy ta sẽ xem xột một quỏ trỡnh cài đặt cho bài toỏn dập tấm thụng thƣờng với mụ đun AutoSetup.
Khi ngƣời dựng chọn mụ đun này, cửa sổ New simulation hiện ra với cỏc tựy chọn: dạng sheet forming hoặc tube forming. Chiều dày phụi (thickness) đƣợc đƣa vào để làm cơ sở cho quỏ trỡnh tạo chày cối (offset). ễ tiếp theo (process type) là chọn dạng mỏy gắn với chuyển động khuụn nhƣ: đơn động, song động, tam động….
Cũng trong ụ cửa sổ này ta phải chọn một đối tƣợng hỡnh học làm cơ sở (Original tool geometry): cú thể là chày (punch), cối (die) hoặc cả hai. Xem hỡnh 4.8. Vỡ trong cỏc bài toỏn tấm - tiếp xỳc ta chỉ quan tõm đến cỏc bề mặt của cỏc đối tƣợng và chiều dày phụi đƣợc đƣa vào nhƣ một hằng số, do đú cỏc mụ hỡnh thƣờng thiết kế dạng bề mặt và đƣợc offset từ chày, cối, hoặc phụi.
a) Cối cơ sở, chày tạo theo cối
b) Chày cơ sở, cối tạo theo chày
Hỡnh 4.8. Chọn đối tượng cơ sở làm tham chiếu
Sau khi hoàn tất bƣớc này ta chuyển sang cỏc cài đặt chi tiết cho bài toỏn, ở đõy là bài toỏn tấm (sheet forming), hỡnh 4.9. Cỏc mục hiện thị mầu đỏ là cài đặt bắt buộc. Xem hỡnh 4.10, cỏc cài đặt gồm cú:
Hỡnh 4.9. Chọn dạng bài toỏn mụ phỏng
Hỡnh 4.10. Cỏc cài đặt cho bài toỏn mụ phỏng
Đặt tờn bài toỏn (Title) trong mục General
Cài đặt phụi (Blank): trong mục này ta sẽ gỏn hỡnh học cú són cho phụi bằng cỏch add part hoặc copy. Sau đú là lựa chọn hoặc cài đặt vật liệu phụi. Nếu cần ta cú thể xỏc định vị trớ phụi ban đầu và cài đặt mụ hỡnh đối xứng để giảm khối lƣợng tớnh cho bài toỏn.
Cài đặt cỏc đối tƣợng trong mụ hỡnh (Tools): ở đõy ta lần lƣợt cài đặt chày, cối, chặn hoặc đƣa thờm một đối tƣợng khỏc nhƣ đẩy phụi… Việc cài đặt cỏc mục
tƣơng tự nhƣ cài đặt cho phụi (Blank). Xem hỡnh 4.11. Lƣu ý là phải cài đặt chớnh xỏc chiều chuyển động và vị trớ ban đầu của cỏc đối tƣợng.
Trong cửa sổ Process, ta sẽ mụ tả một quỏ trỡnh làm việc của mụ hỡnh: gồm cú cỏc bƣớc nhƣ quỏ trỡnh đúng cối (closing) và quỏ trỡnh dập (drawing). Trong cỏc bƣớc này ta cần đƣa vào cỏc chuyển động của chày, cối, chặn và hành trỡnh ộp…
Để xem trƣớc quỏ trỡnh chuyển động của cỏc chi tiết khuụn ta dựng nỳt lệnh Preview/Animation. Bƣớc này cho ta kiểm tra cỏc thụng số hỡnh học và thay đổi vị trớ của cỏc chi tiết khuụn trong quỏ trỡnh dập. Đõy là bƣớc cần thiết trƣớc khi chạy bài toỏn.
Job Submitter: phần này gọi cụng cụ để giải bài toỏn, nếu cú lỗi hay bài toỏn chạy thành cụng sẽ đƣợc thụng bỏo.
Hỡnh 4.11. Cài đặt đối tượng chày cối cho mụ hỡnh
Sau khi phần mềm chạy thành cụng (đƣợc nhận biết thụng qua cỏc tệp dữ liệu mới đƣợc tạo ra ngay trờn thƣ mục chạy nhƣ *.d3plot, *.dynain) ta sẽ khởi động mụ đun Postprocess để phõn tớch kết quả.
Quỏ trỡnh lặp cỏc mụ phỏng khi thay đổi cỏc thụng số hỡnh học chày cối và thay đổi cỏc thụng số động học và động lực học… là một quỏ trỡnh mụ phỏng tối ƣu
phỏng vừa để kiểm tra độ chớnh xỏc phần mềm, vừa để kiểm tra cỏc điều kiện biờn…
Hỡnh 4.12. Giao diện của mụ đun Post Processor
Mụ đun Post- Processor (nhƣ hỡnh 4.12) làm việc độc lập với Pre-Processor, với cỏc tệp dữ liệu cú phần mở rộng nhƣ *.d3plot/*.dynain, ngƣời dựng cú thể trớch xuất cỏc kết quả sau:
Quan sỏt mụ phỏng quỏ trỡnh dập tạo hỡnh vật liệu
Quan sỏt phõn bố ứng suất và biến dạng
Quan sỏt biểu đồ lực, năng lƣợng
Quan sỏt lƣới biến dạng
Quan sỏt mức độ biến mỏng, biến dày
Dự đoỏn cỏc vựng nhăn, rỏch, phỏ hủy…
Trỡnh tự thực hiện mụ hỡnh húa quỏ trỡnh và mụ phỏng sẽ đƣợc thực hiện cụ thể theo cỏc bƣớc sau đõy (ở phần trờn đó núi sơ bộ):
Tiền xử lý (Pre-Processing)
Tiền xử lý là mụ đun đầu vào, bao gồm cỏc bƣớc sau: + Xõy dựng mụ hỡnh hỡnh học
+ Định kiểu phần tử
+ Lựa chọn mụ hỡnh vật liệu + Chia lƣới phần tử hữu hạn
+ Xõy dựng bài toỏn biờn
Giải bài toỏn (Solution)
Tớnh toỏn phần tử hữu hạn để xỏc định phõn bố ứng suất, biến dạng, chuyển vị, nhiệt độ.
Hậu xử lý (Post-Processing)
Xem xột phõn tớch kết quả và đỏnh giỏ chất lƣợng sản phẩm. Nếu cần thiết phải điều chỉnh ta sẽ quay trở lại bƣớc thay đổi thụng số đầu vào.
Hỡnh 4.13. Trỡnh tự cỏc bước tiến hành mụ phỏng số
Xuất phỏt từ sản phẩm, ta xõy dựng mụ hỡnh hỡnh học của sản phẩm bằng cỏch thiết kế trờn phần mềm Catia. Sản phẩm đƣợc biểu diễn đƣới dạng surface và biờn dạng của mụ hỡnh hỡnh học của sản phẩm sẽ là cơ sở để thiết kế bề mặt của chày và cối. Biờn dạng của cối sẽ đƣợc thiết kế dựa trờn biờn dạng của sản phẩm, cũn biờn dạng của chày suy ra từ biờn dạng của cối với khoảng cỏch giữa chày và cối là 1,1 lần chiều dày sản phẩm. Chặn cũng đƣợc suy ra từ cối với khoảng cỏch bằng 1,1 lần chiều dày sản phẩm.
Hỡnh 4.14. Sản phẩm mong muốn sau khi dập tạo hỡnh
Nhƣ vậy, ta cú đƣợc mụ hỡnh cơ bản của bộ khuụn dập chi tiết cốc trụ trờn hỡnh 4.15. Mụ hỡnh đƣợc biểu diễn dạng mặt, bởi trƣớc hết ta chỉ quan tõm đến biờn dạng tạo hỡnh chi tiết. Mụ hỡnh khuụn bao gồm cỏc chi tiết chớnh: chày (màu xanh ), phụi (màu đỏ), cối (mầu xanh lỏ cõy), tấm chặn (màu tớm).