《表1 铝合金板材和线圈材料参数Tab.1 Aluminum plate and coil material parameters》

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《基于LS-DYNA的铝合金板材电磁成形过程模拟及实验研究》

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铝合金板料电磁胀形模拟分析主要包括:电场、磁场和结构场。采用LS-DYNA软件针对汽车用6014铝合金板材进行平板电磁成形多场耦合模拟分析，其几何模型及尺寸如图1所示，板料放置在线圈上面，通过压力机带动线圈运动，直至与模具压紧板料，进而控制板料的滑动，此时控制电容柜的充电电压，然后触发进行瞬间放电，电磁场力在几十微秒内超过铝合金板料的屈服强度，板料产生塑性变形将会向上运动[11]。通过LS-DYNA建立电磁成形分析的网格模型、施加电流载荷和边界条件，为了减少计算时间模具采用刚体壳单元，将压边圈设置为刚体。与ANSYS/EMAG模块中建立的电磁场模型相比，LS-DYNA不用建立空气场、远场单元模型，只需要建立线圈和板料单元模型，减少了单元模型的数量，从而提高了计算效率。采用六面体单元对线圈、板料、压边圈进行网格划分，并采用扫略方式划分网格，为了提高模拟精度，平板螺旋线圈模型不进行简化[12]。电磁成形有限元模型如图2所示，模具圆角为10 mm，平板螺旋线圈的匝数为23匝，横截面为矩形截面，横截面积为1.5 mm×6 mm，线圈匝间距为2 mm，电感为2.75μH，线圈的几何模型和实物如图3所示，放电回路总电阻为25 mΩ。板料为直径Φ280 mm的6014铝合金板材，板厚为1 mm，线圈与板料的间距为1 mm，采用的是材料动态塑性变形常用的J-C本构模型，如式（1）所示。电流通过罗氏线圈进行检测得到电流随时间变化的衰减波形如图4所示。6014铝合金板材平板螺旋线圈电磁胀形分析参数如表1所示。