基于Autoform的汽车顶盖外板有限元仿真及分析

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1、·机械研究与应用·2012年第6期(总第122期)研究与分析基于Autoform的汽车顶盖外板有限元仿真及分析孟超，黄鹤辉，尹辉俊(广西工学院机械工程系，广西柳州545006)摘要：针对汽车覆盖件在冲压成形过程中容易出现起皱、破裂等问题，以一车型汽车顶盖外板为例，采用Autoform软件对其冲压成形过程进行有限元仿真模拟，并对仿真结果进行分析和优化，最终获得优化后的模型．优化工艺方案。与传统设计方法相比，大幅提高模具设计质量和效率。关键词：汽车顶盖外板；Autoform；冲压；有限元仿真中图分类号：TH122文献标识码：A文章编号：1007—4414(2012)06—00

2、15—02SimulationonstampingformingofouterpanelofautomobileroofbasedonAutoformMengChao，HuangHe-hui，YinHui-jun(Departmentofmechanicalengineering，Guangxiuniversityoftechnology，LiuzhouGuangxi545006，China)Abstract：Aimingattheissuesofthecrackandwrinklingduringstamping，atypicalouterpanelofautomobi

3、leroofistakenforinstanceandafiniteelementanalysissoftwareAutoformisintroducedinthestampingofouterpanelofcarroof．Inaddi—tion，analysisandoptimizationofthesimulationresultisprocessed．Comparedwiththetraditionalmethod．thequalityandef-ficiencyofdiedesignhasbeenconsiderablyimproved．Keywords：oute

4、rpanelofautomobileroof；Autoform；stamping；finiteelementanalysis1引言大型稀疏刚度矩阵，需要进行反复的平衡迭代，但会随着汽车工业的迅猛发展，新车型的开发逐渐成存在迭代收敛的问题。为各个汽车厂家竞争的焦点。在新车型的开发中，车由于板料的切向膜刚度和其法向弯曲刚度有好身覆盖件模具的工作量约占车身开发工作量的几个的数量级相差，因此，为实现计算收敛加快，Au70％。由于汽车覆盖件大都为空间曲面结构，形状复toform软件系统采用非线性方程组解耦算法。杂，从而决定了在冲压成形过程中变形的复杂性，变首先要在每一个新的时间步长

5、内，板料的形状可形规律不易被掌握，易出现破裂、起皱和回弹等问题。根据由当前模具的位置所确定的边界条件来确定。因此在拉深件的设计、冲压工艺的设计、模具的设计模具与板料接触部位的形状是根据模具确定的，其他中很难计算出主要工艺参数、模具参数等J。的区域还可以采用一些近似的简单算法来确定。之随着冲压成形CAE理论和技术上的不断完善，后，材料就在这种形状下进行流动。这样就能够很好冲压成形有限元仿真分析在汽车工业中的应用日益的解决迭代收敛的问题。该种确定板料形状的方法受到重视。覆盖件冲压成形仿真分析在很多方面都和处理材料流动解耦的算法具有以下优点。为企业的冲压生产提供了强有力的技术支

6、持。在设(1)在计算非线性材料的流动迭代时，每个节点计的初期，可用于评估覆盖件与其模具设计以及工艺处只有2个沿板料切向的平移自由度。然而一般的设计的可行性；然后在试冲以及试模阶段可以进行相壳单元，在每个节点处就有6个自由度。因为线性方应的故障分析，找出问题并解决相关问题；在批量生程直接求解方法的计算量跟自由度的3次方成比例，产阶段，还可用于缺陷分析，从而大幅改善覆盖件生所以非解耦算法和解耦算法的计算量比是216：8。产质量，同时还可用来进行材料等级的调整达到降低(2)进行解耦之后，在板料的平面位置仅考虑了其生产成本的目的J。以某一汽车顶盖外板为例，刚度较高的膜自由度，从而

7、忽略了刚度较低的弯曲自采用Autoform软件对其成形过程进行模拟并对成形由度，所以得到的方程组为线性的。因此计算效率很模拟结果进行分析，为前期模具设计提供依据。高，而且占用的内存空间较小，迭代解可较为完整地2Autoform软件求解计算方法及优点表示材料的流动过程。Autoform采用隐式积分方法，同显式的积分算法3汽车顶盖外板CAD模型及CAE仿真过程相比，计算精度可靠，无人为引入的惯性效应，允许采3．1汽车顶盖外板CAD模型及特点用较大的时间步长。但在每一步的增量中，都会形成汽车顶盖外板在CATIA中的建模如图1所示。收