本文所示的ABAQUS软件的应用成功地节省了产品设计开发的成本，同时还能缩短设计开发的时间，而且模拟的结果与实际结果相距不大，是一款****的**软件。

一、模拟加工过程中的成本节约

    加工成形技术是制造工业的中一种重要的技术。当前，制造行业加工工艺正朝着高技术的方向发展，越来越多的公司在产品研发和制造过程中开始注重仿真技术的应用。

    采用ABAQUS进行仿真模拟的目的是节约开发成本、加快研发速度和提高产品质量。ABAQUS可以针对不同操作系统（如Unix，Linux和Windows等）进行单机或多机并行运算，节省更多运算时间。

    下面以ABAQUS某汽车用户的车门设计为例，说明ABAQUS在冲压成型有限元模拟中的应用。

    传统的车门设计流程如图1所示。

　　　　　　　　　　　　图1 某型号汽车车门的传统设计流程

其中主要设计及加工成本如下：

    1.软质模具的设计和加工成本为20万美元；
    2.初期生产并修改模具的周期一般不低于12周；
    3.硬质模具的设计修改和加工成本为75万美元；
    4.*后产品试生产、模具方案的定型、修正生产流程直至正式生产的周期一般为8~9个月。

    其中，硬质模具的设计费用包含在前期软质模具设计费用之中，后期只计算修改模具设计的费用。

    采用ABAQUS进行数字仿真之后，设计流程如图2所示。

　　　　　　　　　　　图2 引入ABAQUS后某型号汽车车门的设计效果

修改设计流程之后，主要设计和加工成本如下：

    1.软质模具的设计和加工成本为10万美元；
    2.初期生产并修改模具的周期缩短为4周；
    3.硬质模具的设计修改和加工成本为25万美元；
    4.*后产品试生产、模具方案的定型、试生产、修正生产流程直至正式生产的周期一般为3.5~4个月。

    经过以上计算可以明确看出，仅车门的设计费用就节约了2/3，而设计周期则缩短为原来的1/3。

二、模拟加工成形过程中的难点

    加工成形过程的数值模拟受到材料非线性、几何非线性和边界非线性的综合影响，直接计算的难度非常大。从力学本质来看，很多的成形过程可以简化为准静态过程，对该过程的有限元模拟通常有两种方法：静力隐式方法和动力显式方法。根据动力松弛法的原理，动力系统的稳态解和静力解是一致的。所以本文所涉及的算例均采用显式动力学的方法，即使用ABAQUS/EXPLICIT求解器模块，对不同的加工成形过程进行模拟。

    算例表明，ABAQUS在处理加工成形中可以得到令人满意的结果。

三、实际应用

1.普通油箱的冲压成形

    本实例模拟油箱的冲压成型过程。图3所示为实际成型时油箱的一半的形状。考虑到在冲压成型过程中，油箱结构的对称性，本文通过模拟图3左下所示的结构，对其进行模拟分析，达到分析整个油箱成型的目的。首先，通过ABAQUS/CAE完成图3右侧所示的装配图，其中平面铝板将被冲压成型为图3左下的结构。成形的全过程如图4所示，模拟结果跟实际生产过程相吻合。其中，图5所示为整个过程中内能和动能的变化曲线，可以确定模拟过程为准静态。图6表现的是成型后金属板的厚度分布云图。图7给出了与厚度变化*大处的单元相关的四个节点处的厚度在时间域内的变化曲线。

　　　　　　　　　　　　图3 油箱的结构模拟图及装配图

　　　　　　　　　　　　　图4 油箱冲压成形过程示意图 

　　　　　　　　　　　　图5 整个过程中内能和动能的变化曲线

　　　　　　　　　　　　　　图6 厚度分布云图

图7 与厚度变化*大处的单元相关的四个节点处的厚度在时间域内的变化曲线

2.钛合金板材的冲压成形

    钛合金板材的冲压成型ABAQUS模拟过程如图8所示。

图8 冲压成型的ABAQUS模拟过程

3.蒙拉成形

蒙拉成型的ABAQUS模拟如图9所示。

　　　　　　　　　　　　图9 蒙拉成型的ABAQUS模拟示意图

图10 模具应力的变化曲线

4.橡皮囊成形及钣金成形

    橡皮囊成形及钣金成形如图11、图12、图13所示。

　　　　　　　　　　图11 橡皮囊及钣金成形的示意图

　　　　　　　　　　　　　　图12 **步成型示意图

　　　　　　　　　　　　　　图13 **步成型示意图

5.弯管成形

弯管成形如图14所示。

　　　　　　　　　　　　　图14 弯管成型ABAQUS模拟示意图

6.圆锥管成形

圆锥管成形如图15所示。

　　　　　　　　　　　　　图15 圆锥管成型的ABAQUS模拟示意图

四、结论

    以上实例的模拟都是在ABAQUS平台下进行的。结果表明，采用ABAQUS处理加工成型过程中所涉及到的非线性力学问题，能够得到比较令人满意的结果。此外，ABAQUS还提供了种类丰富的用户子程序接口，用户可以根据需要编写特殊的本构关系曲线、复杂的载荷和边界条件以及灵活多样的用户单元等，这些功能目前在研究领域和工业领域中都取得了广泛地应用。