3.5.1 Giới thiệu chung và phạm vi ứng dụng
Dynaform là bộ phần mềm mô phỏng quá trình chuyên dụng cho lĩnh vực dập tạo hình kim loại dạng tấm mỏng (Sheet metal forming), của hãng ETA (Engineering Technology Associates, Inc). Gói phần mềm này bao gồm các mô đun chính như Pre- processor, LS-DYNA solver, Post-processor.
Qúa trình thực hiện một bài toán mô phỏng trên Dynaform cũng gần giống như tiến trình thực hiện bài toán mô phỏng trên Deform, thông qua sơ đồ Hình 3.4.
Bước đầu tiên (Pre- Processor) là các thiết lập về mô hình hình học. Ở bước này ta có thể dùng ngay các công cụ vẽ trong Dynaform hoặc cũng có thể nhập (import) mô hình hình học từ một phần mềm khác (dạng IGS).
Tiếp theo ta sẽ tiến hành chia lưới thích hợp cho phôi và khuôn. Sau khi chia lưới ta sẽ gán các điều kiện biên như chuyển động, lực, ma sát, điều kiện dừng mô phỏng…
Trong Dynaform có đi kèm với mô đun giải (Solver) của LS DYNA. Sau khi cài đặt xong ta sẽ cho chạy bài toán và sau đấy phân tích kết quả bài toán trong mô đun PostProcess.
Các dạng bài toán ứng dụng trong Dynaform cũng rất đa dạng như dập trên máy đơn động, song động, dập thủy tĩnh dạng tấm và ống, phân tích đàn hồi lại…
3.5.2 Giao diện và vận hành phần mềm
Sau khi khởi động phần mềm ta sẽ vào cửa sổ chính, đây cũng là môi trường thiết kế mô hình và cài đặt bài toán mô phỏng (Pre-Processor).
Hình 3.4 Giao diện Pre- processor của Dynaform
Nút lệnh Part: bao gồm các thao tác thêm, bớt đối tượng (phần tử của mô hình), hiện thị, tắt hiện thời… Xem Hình 3.43.
Hình 3.5 Cách công cụ trong nút lệnh File
Hình 3.6 Cách công cụ trong nút lệnh Part
Nút lệnh Preprocess: gồm các công cụ thiết kế và hiệu chỉnh mô hình hình học và mô hình phần tử hữu hạn. Với các bài toán phức tạp thì ít dùng mô đun này mà chỉ nhập mô hình thiết kế trên phần mềm khác. Xem hình 3.7.
Nút lệnh Tools: gồm các công cụ chính và nâng cao để thiết kế mô hình FE, thêm các đối tượng khác như gân vuốt, dẫn hướng, định nghĩa phôi và vị trí… Xem hình 3.8.
Nút lệnh View: để thay đổi các chế độ quan sát mô hình, cài đặt màu vùng đồ họa… Xem hình 3.9.
Nút lệnh Setup: là các mô đun cài sẵn (wizard) cho các dạng bài toán trong Dynaform và trong đó ta thường dùng mô đun AutoSetup để cài đặt các bài toán tấm thông thường, đặc biệt là bài toán dập vuốt (deep drawing) và bài toán dập thủy cơ dạng ống (tube forming). Xem hình 3.10.
Hình 3.9 Cách công cụ trong nút lệnh View
Hình 3.10 Cách công cụ trong nút lệnh Setup
Sau đây ta sẽ xem xét một quá trình cài đặt cho bài toán dập tấm thông thường với mô đun AutoSetup.
Khi người dùng chọn mô đun này, cửa sổ New simulation hiện ra với các tùy chọn: dạng sheet forming hoặc tube forming, xem hình 3.12. Chiều dày phôi (thickness) được đưa vào để làm cơ sở cho quá trình tạo chày cối (offset). Ô tiếp theo (process type) là chọn dạng máy gắn với chuyển động khuôn như: đơn động, song động, tam động….
Cũng trong ô cửa sổ này ta phải chọn một đối tượng hình học làm cơ sở (Original tool geometry): có thể là chày (punch), cối (die) hoặc cả hai. Xem hình 3.11. Vì trong các bài toán tấm - tiếp xúc ta chỉ quan tâm đến các bề mặt của các đối tượng và chiều dày phôi được đưa vào như một hằng số, do
đó các mô hình thường thiết kế dạng bề mặt và được offset từ chày, cối, hoặc phôi.
a) Cối cơ sở, chày tạo theo cối b) Chày cơ sở, cối tạo theo chày Hình 3.11 Chọn đối tượng cơ sở làm tham chiếu
Sau khi hoàn tất bước này ta chuyển sang các cài đặt chi tiết cho bài toán, ở đây là bài toán tấm (sheet forming), hình 3.12. Các mục hiện thị mầu đỏ là cài đặt bắt buộc. Xem hình 3.13, các cài đặt gồm có:
Hình 3.12 Chọn dạng bài toán mô phỏng
Hình 3.13 Các cài đặt cho bài toán mô phỏng
Đặt tên bài toán (Title) trong mục General
Cài đặt phôi (Blank): trong mục này ta sẽ gán hình học có sãn cho phôi bằng cách add part hoặc copy… Sau đó là lựa chọn hoặc cài đặt vật liệu phôi. Nếu cần ta có thể xác định vị trí phôi ban đầu và cài đặt mô hình đối xứng để giảm khối lượng tính cho bài toán.
Cài đặt các đối tượng trong mô hình (Tools): ở đây ta lần lượt cài đặt chày, cối, chặn hoặc đưa thêm một đối tượng khác như đẩy phôi… Việc cài đặt các mục tương tự như cài đặt cho phôi (Blank). Xem hình 3.14.
Lưu ý là phải cài đặt chính xác chiều chuyển động và vị trí ban đầu của các đối tượng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong cửa sổ Process, ta sẽ mô tả một quá trình làm việc của mô hình: gồm có các bước như quá trình đóng cối (closing) và quá trình dập (drawing). Trong các bước này ta cần đưa vào các chuyển động của chày, cối, chặn và hành trình ép…
Để xem trước quá trình chuyển động của các chi tiết khuôn ta dùng nút lệnh Preview/Animation. Bước này cho ta kiểm tra các thông số hình học và thay đổi vị trí của các chi tiết khuôn trong quá trình dập. Đây là bước cần thiết trước khi chạy bài toán.
Job Submitter: phần này gọi công cụ để giải bài toán, nếu có lỗi hay bài toán chạy thành công sẽ được thông báo.
Hình 3.14 Cài đặt đối tượng chày cối cho mô hình
Sau khi phần mềm chạy thành công (được nhận biết thông qua các tệp dữ liệu mới được tạo ra ngay trên thư mục chạy như *.d3plot, *.dynain) ta sẽ khởi động mô đun Postprocess để phân tích kết quả.
Quá trình lặp các mô phỏng khi thay đổi các thông số hình học chày cối và thay đổi các thông số động học và động lực học… là một quá trình mô phỏng
khá nhiều mô phỏng vừa để kiểm tra độ chính xác phần mềm, vừa để kiểm tra các điều kiện biên…
Hình 3.15 Giao diện của mô đun Post Processor
Mô đun Post- Processor (như hình 3.15) làm việc độc lập với Pre-
Processor, với các tệp dữ liệu có phần mở rộng như *.d3plot/*.dynain, người dùng có thể trích xuất các kết quả sau:
Quan sát mô phỏng quá trình dập tạo hình vật liệu
Quan sát phân bố ứng suất và biến dạng
Quan sát biểu đồ lực, năng lượng
Quan sát lưới biến dạng
Quan sát mức độ biến mỏng, biến dày
Hình 3.16 Kết quả mô phòng: phân bố các vùng biến dạng khác nhau trên chi tiết nắp capo xe ô tô sau khi dập tạo hình [15]