汽车燃油箱冲压模拟分析毕业设计开题

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1、毕业论文（设计）开题报告书题　　目汽车燃油箱冲压模拟分析学生姓名学号指导教师学院机械工程学院专业车辆工程班级　　2008级3班选题的目的及意义：汽车燃油箱是汽车关键零件之一，因受安全、环保和安装空间的限制，其形状复杂，表面质量要求高，冲压成形难度大。其品质直接影响到汽车整体形象和性能。而其冲压成形过程是一个非常复杂的塑性成形过程，许多因素都直接或间接地影响成形结果。目前国内在汽车油箱的模具设计、材料选择、坯料尺寸的确定、冲压工艺规程等方面，需要经过多次试冲和调整修正才能确定，造成人力、物力和财力的大量消耗，新品开发周期较长。开展汽车燃油箱成形过程的研究，采用计算机数值模拟

2、技术，在计算机上模拟汽车燃油箱压成形过程，预测板料最终形状及可能产生的缺陷起皱、开裂等，可部分代替试模过程，加快设计制造进程，验证新材料，优化成形工艺。本文针对汽车燃油箱成形过程进行了数值模拟，并对模拟结果与实冲结果进行比较，验证工艺模型的合理性和模拟结果的准确性。国内外研究现状：金属燃油箱的冲压成形过程是一个复杂的塑性变形过程，涉及几何非线性、材料非线性、接触和摩擦等。而且所遇到的问题很难用统一和标准的方法解决，所以，用传统的冲压成形往往会造成冲压工作的失败，使企业造成很大的浪费，同时，又使生产周期变长，失去市场机遇。为了确保冲压工作的成功，最好的办法是利用有限元方法对

3、冲压过程进行数值模拟。2O世纪8O年代以前，受有限元分析方法和计算机速度的限制，有限元分析主要处理小规模的线性问题，很少计算类似冲压成形的高度非线性问题。9O年代以后，随着计算机性能的不断提高、使得对大型复杂非线性系统实施更细、更精、更快的分析成为可能。有限元软件功能的逐渐完善，近年来发展起来的数值模拟技术从根本上解决了冲压模拟这一塑性加工领域的难题。国外一些世界一流的科学研究中心采用有限元数值模拟技术对零件、模具、冲压工艺和材料性能之间的适应性进行了研究，取得了引人瞩目的研究成果。国内的上海交通大学、北京航空航天大学、华中科技大学及一汽、二汽、上海大众等单位在冲压仿真与

4、汽车板料成形性能方面进行了研究，保证了汽车覆盖件等复杂曲面拉深件模具的一次成功。自70年代以来,板料成形过程数值模拟经过短短20多年的发展,已经取得了很大发展.70年代初,有限元方法开始应用于板料成形的数值模拟,使得准确地模拟实际的板料成形过程成为可能。有限元方法通用性强,可以预测复杂板料成形过程中的应力、应变分布,成形过程所需要的载荷;可以模拟成形过程中发生的起皱与破裂以及成形后的回弹等;可以比较准确地分析各种工艺参数对成形过程的影响。近年来,法国Batoz和Guo[1]等人开发了基于形变理论的板料成形一步模拟方法或反向方法:从产品的形状出发,将其作为成形后工件的中面,

5、对其离散,通过有限元方法确定在满足一定的边界条件下工件中某个结点在初始平板毛坯中的位置,通过计算毛坯结点到工件上的位移可得到工件的应力、应变的分布。Chung[2]等人在希尔的最小塑性功路径理论的基础上,提出了理想成形的理论,并用于板料成形的分析,可以得到按最小塑性功路径变形的工件的应力应变。板料成形数值模拟单元技术经历了薄膜单元、Kirchhoff壳单元、Mindlin壳单元、实体单元、退化壳单元、相对自由度壳单元这一发展过程。板料成形模拟最早使用的是薄膜单元,但薄膜单元无法考虑板料成形过程中的弯曲效应,无法实现回弹、起皱等现象的模拟,因而出现了三维实体单元。在采用三维

6、实体单元时,由于板厚很小,为避免刚度矩阵奇异,一般须对板料进行很细的网格划分,这样使方程规模很大,需要很多的计算时间,故现在很少使用这种单元。目前使用最多的是薄壳单元,它可以同时考虑薄膜效应和弯曲效应,而且计算速度和结果精度均好于三维实体单元。希尔的各向异性材料本构关系能够很好地反映板料的特点,是目前广泛使用的板料本构关系。Chou[3]提出了增量形式的应力合成本构关系。胡平提出了可反映塑性变形导致材料模量软化并能由正交性法则向非正交性法则光滑过渡的弹塑性有限变形流动理论。Barlat[4]提出的新的本构关系显示出与基于结点晶学的屈服面的一致性,后来他又提出正交各向异性材

7、料的应变率势,并应用到求最小塑性功的路径中。在板料成形过程中,板料与模具之间不断接触与分离,产生相互引导和约束板料最终成形。目前常用的接触算法是Lagrange乘子法、罚函数法等。王圣平[6,7]提出了一种用于接触点的判断及表面穿透量计算的简单搜索算法(IOA),这种算法在第一次未找到真正相交工具表面单元的情况下,可以以最少的步数找到真正的接触单元。北京航空航天大学[8]根据板料在冲压成形过程中的特征,建立了接触搜索算法和动态边界的施加,从而解决了三维板料冲压成形过程有限元分析中的边界条件非线性问题。成形过程有限元分析中的边界